JP4985408B2 - Discharge lamp lighting device and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、熱陰極形の放電灯を調光点灯する場合にフィラメント加熱量を制御する放電灯点灯装置およびこの放電灯点灯装置を用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device that controls the amount of heating of a filament when dimming and lighting a hot cathode discharge lamp, and an illumination device using the discharge lamp lighting device.
熱陰極形の放電灯を調光点灯する場合、その調光度合に応じてフィラメント加熱量を変化させることが、放電灯の寿命、または省電力の点で好ましいことが知られている。このような要請に応えるものの一例として特開2005−235619号公報の記載のものが提案されている。 When dimming and lighting a hot cathode discharge lamp, it is known that changing the amount of heating of the filament according to the dimming degree is preferable from the viewpoint of life of the discharge lamp or power saving. As an example of responding to such a request, one described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-235619 has been proposed.
特開2005−235619号公報に記載された技術は、インバータ回路の出力端に設けた予熱トランスを入り切りするスイッチ手段を設け、このスイッチ手段のオンデューティを調光度合に応じて制御するものである。 The technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-235619 is provided with switch means for turning on and off a preheating transformer provided at the output end of an inverter circuit, and controls the on-duty of the switch means in accordance with the dimming degree. .
しかしながら、特開2005−235619号公報に記載のものでは、調光度合に応じて予め固定的に設定されたオンデューティでスイッチ手段をオンオフするだけであるから、放電灯の実際のランプ電流に対応してフィラメント加熱量を適正化できない場合がある。つまり、実際のフィラメントの加熱量が確認できず、フィラメント加熱量を適正化できない場合がある。例えば、各放電灯のフィラメントは全てが同一品質ではなく、偏差があるが、偏差の大きいフィラメントに対してはフィラメント加熱量が不適切になることがある。 However, in the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-235619, it only responds to the actual lamp current of a discharge lamp, since it only turns on / off the switch means with the on-duty fixed beforehand according to the light control degree. In some cases, the filament heating amount cannot be optimized. That is, the actual heating amount of the filament cannot be confirmed, and the heating amount of the filament may not be optimized. For example, the filaments of each discharge lamp are not all of the same quality and have deviations, but the filament heating amount may be inappropriate for filaments with large deviations.
また、予熱トランスの製造偏差、電源電圧変動、周囲温度の変動等の要因によっても予め設定された一律なオンデューティ制御では、フィラメント加熱の適正化を図れないことが考えられる。 Further, it is conceivable that the filament heating cannot be optimized by the uniform on-duty control set in advance due to factors such as manufacturing deviation of the preheating transformer, power supply voltage fluctuation, and ambient temperature fluctuation.
そこで、本発明は、以上のようなフィラメントの偏差、予熱トランスの製造偏差、あるいはその他の外乱があっても、調光度合に応じたフィラメントの加熱量を適正化できる放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a discharge lamp lighting device and an illumination device capable of optimizing the heating amount of the filament according to the dimming degree even when there is a filament deviation, a preheating transformer manufacturing deviation, or other disturbances as described above. The purpose is to provide.
本発明の第1の態様の放電灯点灯装置は、直流電源装置の出力を高周波電圧に変換して熱陰極形の放電灯を点灯する出力可変の点灯装置と;前記放電灯のフィラメントを加熱する出力可変の加熱手段と;前記フィラメントの加熱量を検出する検出手段と;前記放電灯の調光度合に応じたフィラメント加熱量を予め記憶しており、調光信号に応じて前記点灯装置の出力を制御するとともに、前記検出手段にて検出されるフィラメントの加熱量が予め記憶されている前記フィラメント加熱量になるように前記加熱手段の出力を制御する制御手段と;を具備し、前記制御手段は、複数のフィラメントにおける各フィラメント加熱量の比率を予め有しており、前記検出手段は、フィラメント加熱量の検出を、前記放電灯の任意のフィラメントにおいて実施可能であって、前記制御手段は、前記検出手段の検出箇所と前記比率とを用いて演算してフィラメントの加熱量を設定することを特徴とする。
なお、第1の態様の発明および以下の発明において、用語の定義または技術的意味はつぎのとおりである。
A discharge lamp lighting device according to a first aspect of the present invention is a variable output lighting device that turns on a hot cathode discharge lamp by converting an output of a DC power supply device to a high frequency voltage; and heating a filament of the discharge lamp. Heating means with variable output; Detection means for detecting the heating amount of the filament; Filament heating amount according to the dimming degree of the discharge lamp is stored in advance, and the output of the lighting device according to the dimming signal controls and control means for controlling the output of said heating means such that the filament heating amount heating amount of filament which is detected by the detecting means are stored in advance; provided, said control means Has a ratio of each filament heating amount in a plurality of filaments, and the detection means detects the filament heating amount in any filament of the discharge lamp. A facilities available, the control means to set the heating amount of filaments is calculated by using the detected position and the ratio of said detecting means.
In the invention of the first aspect and the following invention, the definitions or technical meanings of terms are as follows.
直流電源装置は、バッテリ、商用電源電圧を整流、または必要に応じて平滑したもの、あるいはその他のものも許容する。商用電源電圧を整流、平滑する場合、昇圧チョッパを主として構成されるアクティブフィルタを用いると、入力電流の高調波成分を低減でき、また、出力電圧を任意に制御可能である点で有効である。 The DC power supply device also allows a battery, a commercial power supply voltage that is rectified, smoothed as necessary, or others. When rectifying and smoothing the commercial power supply voltage, using an active filter mainly composed of a boost chopper is effective in that the harmonic component of the input current can be reduced and the output voltage can be controlled arbitrarily.
熱陰極形の放電灯は、代表的には蛍光ランプであるが、これに限定されるものではなく、また、用途としても一般照明用、殺菌用、装飾用、表示用等どのようなものでもよい。 The hot cathode discharge lamp is typically a fluorescent lamp, but is not limited to this, and may be used for general illumination, sterilization, decoration, display, etc. Good.
点灯装置は、直流電源装置の出力電圧を高周波電圧に変換するものであればよく、例えばインバータ、コンバータまたはチョッパ等を用いて構成することができる。また、これらインバータ、コンバータまたはチョッパであっても、回路方式が限定されるものではない。 The lighting device only needs to convert the output voltage of the DC power supply device into a high-frequency voltage, and can be configured using, for example, an inverter, a converter, or a chopper. Moreover, even if it is these inverters, converters, or choppers, the circuit system is not limited.
加熱手段は、点灯装置の出力の一部によって付勢されるもの、直流電源装置の出力または商用電源の出力によって付勢されるもの、あるいは別の電源から付勢されるもののいずれであってもよい。また、その具体構成としても、トランス、点灯装置の構成部品にフィラメント加熱巻線を設けたもの、フィラメント加熱電流を通流する回路を形成する部品等いずれであってもよい。 The heating means may be energized by a part of the output of the lighting device, energized by the output of the DC power supply or the commercial power supply, or energized from another power source. Good. In addition, the specific configuration may be any of a component in which a filament heating winding is provided on a component part of a transformer or a lighting device, or a component that forms a circuit through which a filament heating current flows.
検出手段は、フィラメントの加熱量を検出するものであって、フィラメントの電流、電圧を検出したり、またはフィラメント温度を検出したりするように構成することができる。 The detection means detects the heating amount of the filament, and can be configured to detect the current and voltage of the filament, or to detect the filament temperature.
制御手段は、調光度合に応じたフィラメント加熱量を予め記憶している。この場合のフィラメントの加熱量は、加熱過少による放電灯の短寿命化を防止でき、加熱過多による放電灯バルブの黒化を防止できる範囲である。このような範囲は、放電灯の種類あるいは用途や、放電灯の累積点灯時間に応じて設定することができる。調光度合に応じたフィラメント加熱量を予め記憶するとは、調光度合に応じたフィラメント加熱量をデータテーブルに記憶する形態であってもよいし、或いは、演算式を記憶して、そのときの調光度合に応じてその都度演算で求めるようにしてもよい。しかし、本発明においては、記憶している内容自体が特徴的ではなく、調光度合に応じて、かつ、実際のフィラメント加熱状態をフィードバックして適正化する点を特徴としている。 The control means stores in advance a filament heating amount corresponding to the degree of dimming. In this case, the heating amount of the filament is within a range in which it is possible to prevent the discharge lamp from being shortened due to insufficient heating and to prevent blackening of the discharge lamp bulb due to excessive heating. Such a range can be set according to the type or application of the discharge lamp and the cumulative lighting time of the discharge lamp. Preliminarily storing the filament heating amount according to the dimming degree may be a form in which the filament heating amount according to the dimming degree is stored in the data table, or an arithmetic expression is stored and You may make it obtain | require by calculation each time according to the light control degree. However, in the present invention, the stored content itself is not characteristic, but is characterized in that the actual filament heating state is fed back and optimized according to the degree of dimming.
また、制御手段は、調光信号に応じて点灯装置の出力を変化するが、具体的には直流電源装置の出力電圧値の変更、点灯装置の動作の制御などにより出力を変化することができる。例えば点灯装置が、インバータ、コンバータ、チョッパ等によって構成されている場合、これらのスイッチング装置のスイッチング周波数、オンデューティを制御することにより出力を変化可能である。 The control means changes the output of the lighting device in accordance with the dimming signal. Specifically, the control means can change the output by changing the output voltage value of the DC power supply device or controlling the operation of the lighting device. . For example, when the lighting device is configured by an inverter, a converter, a chopper, or the like, the output can be changed by controlling the switching frequency and on-duty of these switching devices.
また、制御手段は加熱手段の出力を制御するが、この場合の制御構成も加熱手段の構成に応じて形成できるものである。例えば前記のようにトランスを用いる場合にはトランスの入力電圧を制御すればよく、インバータの構成部品にフィラメント巻線を設ける場合には構成部品の印加電圧を制御すればよい。また、加熱電流の通流路を形成する部品を用いる場合には、前記部品のインピーダンス値を制御したり、前記通流路をスイッチで開閉したりすればよい。 The control means controls the output of the heating means. In this case, the control structure can be formed according to the structure of the heating means. For example, when the transformer is used as described above, the input voltage of the transformer may be controlled, and when the filament winding is provided in the component part of the inverter, the applied voltage of the component part may be controlled. In addition, when a component that forms a flow path for heating current is used, the impedance value of the component may be controlled or the flow path may be opened and closed with a switch.
以上のような制御手段は、一体的に構成されている他、点灯装置を制御する部分と加熱手段を制御する部分とが別体に構成されている等構造的には特に限定されず、要は上記の作用を行うものであればよい。 The control means as described above are not particularly limited in terms of structure, such as being configured integrally, and a part for controlling the lighting device and a part for controlling the heating means are configured separately. Is sufficient if it performs the above-mentioned action.
また、以上のような制御手段としては、例えばIC、マイコン、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)等を用いて構成し、演算処理するようにしたものが処理速度、小形化の点で有利である。特にDSPの場合には、演算速度が速く、0.5秒以内程度で加熱量制御する場合に好適である。 As the control means as described above, for example, an IC, a microcomputer, a DSP (digital signal processor) or the like configured to perform arithmetic processing is advantageous in terms of processing speed and miniaturization. In particular, in the case of a DSP, the calculation speed is fast, which is suitable for controlling the heating amount within about 0.5 seconds.
第1の態様の発明は、調光信号に応じて点灯装置の出力を制御して放電灯への供給電力量を変化する。これによって、放電灯は調光信号に応じた調光度合で点灯する。このときのフィラメント加熱量は、検出手段にて検出され、予め記憶されている前記調光度合に応じたフィラメント加熱量となるように制御される。したがって、フィラメントは、フィラメントの偏差、加熱手段の製造偏差、その他の外乱要因にかかわらず予め設定したフィラメント加熱量に制御される。 In the invention of the first aspect, the amount of power supplied to the discharge lamp is changed by controlling the output of the lighting device in accordance with the dimming signal. As a result, the discharge lamp is lit at a dimming degree corresponding to the dimming signal. The filament heating amount at this time is detected by the detecting means and controlled so as to be a filament heating amount corresponding to the dimming degree stored in advance. Therefore, the filament is controlled to a preset filament heating amount regardless of the deviation of the filament, the manufacturing deviation of the heating means, and other disturbance factors.
従って、第1の態様の発明によれば、フィラメントの偏差、加熱手段の製造偏差、その他の外乱要因にかかわらず、放電灯のフィラメントを調光度合に応じて予め設定した加熱量で加熱することができ、放電灯の長寿命化を達成できるとともに、省電力化も可能な放電灯点灯装置を提供することができる。
また、第1の態様の放電灯点灯装置によれば、高電位側と低電位側間に複数の放電灯を直列接続した場合に、各フィラメントの加熱量の推定として、高電位側と低電位側とのランプ電流を検出すると概ね漏れ電流の推定と、これを基にした各フィラメントにおけるランプ電流の推定が行える。そして、この各フィラメントにおけるランプ電流の推定を用いて各フィラメント加熱量を推定して、その比率を予め保有しておく。このような前提において、例えば低電位側に加熱量を合わせたいとした場合であればいずれか一つを検出すれば後は比率に応じて制御すればよいし、またはいずれか一つを検出すれば他のフィラメントの加熱量は各々の比率に応じて可変させることによって最適な範囲とすることができる。
Therefore, according to the first aspect of the invention, the filament of the discharge lamp is heated at a preset heating amount according to the degree of dimming regardless of the deviation of the filament, the manufacturing deviation of the heating means, and other disturbance factors. Thus, it is possible to provide a discharge lamp lighting device that can achieve a long life of the discharge lamp and can also save power.
Moreover, according to the discharge lamp lighting device of the first aspect, when a plurality of discharge lamps are connected in series between the high potential side and the low potential side, the heating amount of each filament is estimated as the high potential side and the low potential. When the lamp current is detected, the leakage current can be estimated and the lamp current in each filament can be estimated based on the leakage current. Then, the amount of heating of each filament is estimated using the estimation of the lamp current in each filament, and the ratio is held in advance. Under such a premise, for example, when it is desired to adjust the heating amount to the low potential side, if any one is detected, then control may be performed according to the ratio, or any one may be detected. For example, the heating amount of the other filaments can be adjusted to an optimum range by varying the heating rate according to the ratio.
本発明の第2の態様の放電灯点灯装置は、第1の態様の放電灯点灯装置において、前記制御手段は、前記放電灯の種類の判定を行う手段を備えており、フィラメント加熱量を前記調光度合と放電灯の種類の判定結果とに応じて演算することを特徴とする。 A discharge lamp lighting device according to a second aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein the control means includes means for determining the type of the discharge lamp, The calculation is performed according to the dimming degree and the determination result of the type of the discharge lamp.
第2の態様の放電灯点灯装置によれば、放電灯の種類を識別信号を用いて判定可能とし、放電灯の種類に応じて目標となるフィラメント加熱量を求めることが可能となる。 According to the discharge lamp lighting device of the second aspect, the type of the discharge lamp can be determined using the identification signal, and the target filament heating amount can be obtained according to the type of the discharge lamp.
本発明の第3の態様の放電灯点灯装置は、第1又は第2の態様の放電灯点灯装置において、前記点灯装置は、互いに直列的に接続された一対のスイッチング装置およびこのスイッチング装置のスイッチング出力を供給される直列共振回路を有し、前記加熱手段は、前記直列共振回路の共振コンデンサを前記放電灯の一対のフィラメントの非電源側に直列に配置することで該フィラメントを加熱し、前記制御手段は、前記フィラメントに流れる電流を増減させることによって、前記フィラメントの加熱量を制御することを特徴とする。 The discharge lamp lighting apparatus of the third aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting apparatus of the first or second aspect, wherein the lighting device, switching the pair of switching devices and the switching devices that are serially connected to each other A series resonant circuit to which an output is supplied, and the heating unit heats the filament by arranging a resonant capacitor of the series resonant circuit in series on a non-power supply side of a pair of filaments of the discharge lamp, The control means controls the heating amount of the filament by increasing or decreasing the current flowing through the filament.
第3の態様の放電灯点灯装置によれば、フィラメント及び直列共振回路の一部である共振コンデンサを通してフィラメント加熱電流を流す構成とすることにより、放電灯の高電位側から低電位側へ放電灯電流が流れる際の漏れ電流を無くし、効率的なフィラメント加熱制御を行うことが可能となる。 According to the discharge lamp lighting device of the third aspect, the discharge lamp is made to flow from the high potential side to the low potential side of the discharge lamp by flowing the filament heating current through the filament and the resonance capacitor which is a part of the series resonance circuit. Leakage current when current flows is eliminated, and efficient filament heating control can be performed.
本発明の第4の態様の放電灯点灯装置は、第3の態様の放電灯点灯装置において、前記制御手段は、前記放電灯のフィラメントと並列に配置され、前記共振コンデンサと直列に配置されたインピーダンスと;前記インピーダンスと直列に配置され、流入する電流を制御するスイッチ手段と;前記スイッチ手段をオンオフすることによって、前記フィラメントの加熱量を制御するフィラメント加熱量制御手段と;を具備したことを特徴とする。 A discharge lamp lighting device according to a fourth aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to the third aspect, wherein the control means is arranged in parallel with the filament of the discharge lamp and in series with the resonance capacitor. An impedance; and a switching means that is arranged in series with the impedance and that controls an inflow current; and a filament heating amount control means that controls the heating amount of the filament by turning on and off the switching means. Features.
第4の態様の放電灯点灯装置によれば、フィラメント及び共振コンデンサを通して流すフィラメント加熱電流の一部をインピーダンスとスイッチ手段の直列回路を通して分流する構成とすることにより、その分流する電流をスイッチ手段にてオンオフでき、フィラメントに流れる電流量を制御し、フィラメント加熱量を制御できる。 According to the discharge lamp lighting device of the fourth aspect, a part of the filament heating current that flows through the filament and the resonant capacitor is divided through the series circuit of the impedance and the switch means, so that the divided current is supplied to the switch means. The amount of current flowing through the filament can be controlled, and the amount of heating of the filament can be controlled.
本発明の一態様の照明装置は、照明器具本体と;この照明器具本体に装着された熱陰極形の放電灯と;この放電灯を点灯する第1乃至第4態様のいずれか1つの放電灯点灯装置と;を具備したことを特徴とする。 A lighting device according to an aspect of the present invention includes a lighting fixture body; a hot cathode discharge lamp mounted on the lighting fixture body; and the discharge lamp according to any one of the first to fourth modes for lighting the discharge lamp. And a lighting device.
この一態様の発明によれば、第1乃至第4の態様のいずれか1つの発明の放電灯点灯装置と同様な効果を奏する照明装置を提供できる。 According to this aspect of the invention, it is possible to provide an illuminating device that exhibits the same effects as the discharge lamp lighting device of any one of the first to fourth aspects.
発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
以下、本発明による放電灯点灯装置の第1の実施形態を、図1乃至図3を参照して説明する。図1は本発明による放電灯点灯装置の第1の実施形態を示すブロック図、図2は図1の一部分を切り出し、フィラメント端子電流を説明する拡大図、図3は図1の放電灯電流(以下、ランプ電流)とフィラメント加熱量との関係を示す図である。[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view illustrating a filament terminal current by cutting out a part of FIG. 1, and FIG. Hereinafter, it is a figure which shows the relationship between lamp current) and a filament heating amount.
符号1は直流電源装置であり、この直流電源装置1に点灯装置2が接続されている。点灯装置2は、直流電源装置1の出力電圧を数kHz乃至数百kHzの高周波交流電圧に変換する。また、点灯装置2は、その出力を変化可能に構成されているとともに、放電灯を安定点灯するための限流手段を備えている。そして、この点灯装置2の出力によって、熱陰極形の放電灯3が点灯される。
符号4は放電灯3のフィラメントを加熱する加熱手段であって、本実施形態では点灯装置2の出力によって付勢されるようになっている。
前記放電灯3の一方のフィラメントには、フィラメントの加熱量を検出する検出手段5が設けられている。本実施形態では、フィラメント電流を検出している。詳細には、図2に示すように、ランプ電流Ilおよびフィラメント加熱電流Ifの和(Il+If)の2乗とフィラメント加熱電流Ifの2乗との和を求めるようにしている。なお、図2は図1の一部分を切り出した拡大図であって、図2において、符号21は加熱手段4の出力と等価な電源を表している。
One filament of the
図1に戻って、放電灯3にはランプ電流の供給路と直列に電流検出手段6が設けられ、ランプ電流値を検出するようになっている。この電流検出手段6を放電灯3の点灯検出手段として用いてもよい。また、前記加熱手段4には直列に加熱量制御用スイッチ7が設けられていて、加熱手段4への入力を制御可能にしている。
Returning to FIG. 1, the
次に、符号8は制御手段であって、前記点灯装置2の出力の制御および前記スイッチ7のオンオフの制御を行うものであり、また、放電灯3の調光度合に応じたフィラメント加熱量を記憶しているものである。本実施形態の記憶内容は、図3に示すようにランプ電流Ilと、(Il+If)の2乗およびフィラメント加熱電流Ifの2乗の和との対応関係である。すなわち、放電灯3はその調光度合に応じてランプ電流値が変化するが、このランプ電流値に対する適正なフィラメント加熱量を(Il+If)の2乗およびフィラメント加熱電流Ifの2乗の和で規定している。図3において、斜線部がフィラメント加熱の適正範囲であり、ランプ電流の増加に従い、適正範囲が拡大していくように制御している。しかし、単純にランプ電流Ilとフィラメント加熱電流Ifとの関係で規定するようにしてもよい。要は、フィラメント加熱状態を示す信号と放電灯の調光点灯状態を示す信号との関係で規定すればよいものである。記憶する形態としては、データテーブルでも演算式でもよい。
Next, reference numeral 8 is a control means for controlling the output of the
この制御手段8としては、IC、マイコン、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)等によって構成することができ、その機能として、演算制御部(CPU)、メインメモリ、プログラムメモリ、不揮発性メモリ、アナログ/デジタル変換器(AD変換器)、インターフェイス回路(I/F回路)等を備えている。そして、この制御手段8は、必要に応じて、放電灯3の始動時の制御シーケンス、電流検出手段6からの検出信号に応じた制御フローを記憶し、その記憶内容に従って、制御を実行するようにしてもよい。
The control means 8 can be constituted by an IC, a microcomputer, a digital signal processor (DSP), etc., and its functions include an arithmetic control unit (CPU), a main memory, a program memory, a nonvolatile memory, an analog / digital conversion. Device (AD converter), interface circuit (I / F circuit) and the like. And this control means 8 memorize | stores the control sequence according to the control sequence at the time of starting of the
この制御手段8には、調光信号が入力されるとともに、フィラメント加熱量検出手段5および電流検出手段6の検出信号が入力される。そして、調光信号に応じて、放電灯3が所定の調光度合になるように点灯装置2の出力を変化させる。また、電流検出手段6の検出信号によりランプ電流を知り、このランプ電流に対応したフィラメント加熱量になるようにスイッチ7のオン期間を制御(オンデューティ制御)する。
A dimming signal is input to the control unit 8 and detection signals from the filament heating
また、制御手段8は、必要に応じて、電流検出手段6から検出したランプ電流値が調光信号で設定された調光度合に対応した値から外れた場合に点灯装置2の出力を制御して所定のランプ電流値になるよう制御するようにしてもよい。
Further, the control unit 8 controls the output of the
次に、本実施形態の作用を説明する。放電灯3の始動時には制御手段8の始動シーケンス制御により、点灯装置2はフィラメント加熱出力、始動電圧出力を行う。電流検出手段6の検出信号により放電灯3の点灯が検出されると、制御手段8は全点灯または設定された調光度合で点灯するよう点灯装置2の出力制御を行う。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the
この状態において、ランプ電流値が電流検出手段6によって検出されるから、制御手段8はこのときのランプ電流値に対応したフィラメント加熱量を、記憶しているデータまたは演算式により知ることができる。一方、フィラメント加熱量検出手段5によって、フィラメントの加熱量が検出されるから、記憶しているフィラメント加熱量との対比により一致または不一致を判別できる。例えば、検出したフィラメント加熱量が図3の斜線部外であるときには、斜線部内になるようスイッチ7のオンオフのオンデューティを制御する。すなわち、フィラメント加熱量が不足と判定された場合にはオンデューティを大きくし、フィラメント加熱量が過剰と判定された場合にはオンデューティを小さくする。 In this state, since the lamp current value is detected by the current detection means 6, the control means 8 can know the filament heating amount corresponding to the lamp current value at this time from the stored data or arithmetic expression. On the other hand, since the heating amount of the filament is detected by the filament heating amount detection means 5, it is possible to determine the coincidence or mismatch by comparison with the stored filament heating amount. For example, when the detected filament heating amount is outside the shaded area in FIG. 3, the on / off duty of the switch 7 is controlled so as to be within the shaded area. That is, the on-duty is increased when it is determined that the filament heating amount is insufficient, and the on-duty is decreased when it is determined that the filament heating amount is excessive.
これにより、フィラメントの加熱量は常に図3の斜線部内となり、加熱不足による放電灯の短寿命化や、加熱過剰によるエミッタ飛散によるバルブ黒化や電力損失を解消できる。 Thereby, the heating amount of the filament is always within the shaded portion in FIG. 3, and the life of the discharge lamp can be shortened due to insufficient heating, and the blackening of the bulb and the power loss due to scattering of the emitter due to excessive heating can be eliminated.
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態を説明する。図4は本発明による放電灯点灯装置の第2の実施形態を示す回路図である。なお、図4において、図1と同じまたは対応する部分には同じ符号を付して説明を省略する。[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention. In FIG. 4, the same or corresponding parts as those in FIG.
本実施形態は、点灯装置40としてハーフブリッジ形のインバータを用いたものである。このインバータは、互いに直列接続された一対のMOS形FET41、42を直流電源装置1の出力端間に接続し、一方のFET42に対して並列関係に、直列共振回路43を設けている。直列共振回路43は、直流カットコンデンサ44、限流用および共振用のインダクタ45および共振用のコンデンサ46を含んでいる。インダクタ45は本来、安定器(バラスト)としても機能するものである。
In the present embodiment, a half-bridge type inverter is used as the
また、本実施形態の加熱手段47は、直流カット用のコンデンサ48およびフィラメント加熱トランス49の直列回路によって形成されている。符号a,bは、フィラメント加熱量検出手段5における加熱量検出に必要な電流の検出点を示している。
The heating means 47 of the present embodiment is formed by a series circuit of a
次に、本実施形態の作用を説明する。制御手段8Aは調光信号に応じて一対のMOS形FET41、42のスイッチング周波数を制御する。これにより、直列共振回路43に供給されるスイッチング出力の周波数が変化するから、共振出力が変化し、放電灯3に供給される電力が変化する。すなわち、放電灯3は調光信号で設定された所定の調光度合で点灯する。この状態のランプ電流値が電流検出手段6によって検出され、またフィラメント加熱量がフィラメント加熱量検出手段5によって検出され、制御手段8Aはこのときのランプ電流値に対応したフィラメント加熱量になるようにスイッチ7のオンオフを制御する。したがって、図1と同様な作用となる。
Next, the operation of this embodiment will be described. The control means 8A controls the switching frequency of the pair of
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態を説明する。図5は本発明による放電灯点灯装置の第3の実施形態を示す回路図である。図5において、図1あるいは図4と同じまたは対応する部分には同じ符号を付して説明を省略する。[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention. In FIG. 5, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 or FIG.
本実施形態の直流電源装置50は、昇圧チョッパからなるアクティブフィルタを用いたものである。すなわち、直流電源装置50は、商用交流電源51の出力を整流する整流装置52と、この整流装置52の出力端間をインダクタ53を介して短絡可能なMOS形FET54と、このFET54とダイオード55を介して並列的に接続された平滑コンデンサ56とを有している。
The DC power supply device 50 of the present embodiment uses an active filter composed of a boost chopper. That is, the DC power supply 50 includes a
また、本実施形態においては、第1及び第2の実施形態におけるスイッチ7を省略するとともに、MOS形FET54のオンデューティを制御手段8Bにて制御可能にして直流電源装置50の出力電圧値を可変にしている。
In the present embodiment, the switch 7 in the first and second embodiments is omitted, and the on-duty of the
本実施形態の作用を説明する。制御手段8Bは、調光信号に応じて点灯装置40の一対のMOS形FET41、42のスイッチング周波数を制御する。これにより、放電灯3に供給される電力が変化し、放電灯3は調光信号で設定された所定の調光度合で点灯する。この状態のランプ電流値が電流検出手段6によって検出され、またフィラメント加熱量がフィラメント加熱量検出手段5によって検出され、制御手段8Bはこのときのランプ電流値に対応したフィラメント加熱量になるようにMOS形FET54のオンデューティを制御する。直流電源装置50は、制御手段8BによってMOS形FET54のオンデューティが制御されることにより出力が変化するから、加熱手段47に印加される電圧も変化する。これによって、フィラメント加熱電流が制御され、フィラメント加熱量が制御可能となる。
The operation of this embodiment will be described. The control means 8B controls the switching frequency of the pair of
なお、直流電源装置50の出力電圧が変化すると、共振電圧値も変化して放電灯3への供給電力も変化しようとするが、これに対しては、制御手段8Bは、点灯装置40の一対のMOS形FET41、42のスイッチング周波数を、電流検出手段6の検出値が所定の調光度合のものになるように制御することにより、ランプ電力の設定された値に安定化させることができる。
Note that when the output voltage of the DC power supply device 50 changes, the resonance voltage value also changes and the power supplied to the
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態を図6乃至図8を参照して説明する。図6は異なる放電灯に対するランプ電流とフィラメント加熱量との関係を示す図である。[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a graph showing the relationship between lamp current and filament heating amount for different discharge lamps.
図6において、横軸は放電灯のランプ電流Il、縦軸はフィラメント加熱量に相当する、電流(Il+If)の2乗およびフィラメント加熱電流Ifの2乗の和を示す。図6では、40ワットクラスの放電灯FLR40S、FL40SS、FHF32それぞれの調光ランプ電流Ilに対するフィラメント加熱量の上限値および下限値を示している。したがって、図1、4、5の実施形態でこれら放電灯を共通に点灯する場合、図6の網かけ部分がいずれの放電灯に対しても適正なフィラメント加熱範囲(全ての放電灯に共通の適正範囲)となるから、この適正範囲になるようにフィラメント加熱量を制御する。 In FIG. 6, the horizontal axis represents the lamp current Il of the discharge lamp, and the vertical axis represents the sum of the square of the current (Il + If) and the square of the filament heating current If corresponding to the filament heating amount. FIG. 6 shows the upper limit value and the lower limit value of the filament heating amount with respect to the dimming lamp current Il of each of the 40 watt class discharge lamps FLR40S, FL40SS, and FHF32. Accordingly, when these discharge lamps are lit in common in the embodiments of FIGS. 1, 4 and 5, the shaded portion in FIG. 6 is the appropriate filament heating range for all discharge lamps (common to all discharge lamps). Therefore, the heating amount of the filament is controlled so as to be within this proper range.
なお、図6において、ランプ電流が小さい領域では網かけ部分が存在しなくなっている。したがって、理想的には、網かけ部分が無くなる部分を調光ランプ電流Ilの下限として調光動作を制限するのがよい。あるいは、放電灯の種類を検知する手段を設けて、それぞれの放電灯の適正範囲でフィラメント加熱を行うようにしてもよい。 In FIG. 6, no shaded portion exists in the region where the lamp current is small. Therefore, ideally, the dimming operation should be limited by setting the portion where the shaded portion is eliminated as the lower limit of the dimming lamp current Il. Alternatively, a means for detecting the type of the discharge lamp may be provided, and the filament heating may be performed in an appropriate range of each discharge lamp.
図7は本発明による放電灯点灯装置の第4の実施形態の回路図を示し、図8は放電灯種類の判別手段の一例を示している。図7は前述の図4の構成とほぼ同様である。
例えば、図7においては、直流電源1を点灯装置40であるインバータにより交流に変換し、直列共振回路43を利用して放電灯3の点灯に必要な高電圧を得る構成をとしている。加熱手段47であるフィラメント加熱回路の一形態として、図7に示すようなMOSFETを用いたスイッチ7により加熱量を制御することが可能な加熱回路を示す。フィラメント加熱量検出手段を含む検出回路60は、放電電流又は電圧、フィラメント電流又は電圧などの電気特性を検出する。制御手段である制御回路8Cは、調光信号に応じて、インバータ40を制御する点灯制御を行うほか、フィラメント加熱回路47の制御も行うことができる。符号A,B,Cについては、Aはランプ電圧の検出点、Bはランプ電流の検出点、Cはフィラメント加熱量の検出点である。電流検出点には、加熱回路47や共振回路43に対する電圧降下が無視できる程度の微小な抵抗手段などを用いることができる。FIG. 7 shows a circuit diagram of a fourth embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention, and FIG. 8 shows an example of a discharge lamp type discriminating means. 7 is substantially the same as the configuration of FIG. 4 described above.
For example, in FIG. 7, the
フィラメント加熱回路47の制御は、調光度合に応じたフィラメント加熱量の目標値を与え、それに応じたフィラメントの加熱量になるような制御行う。図7においては、検出回路60により与えられるフィラメント加熱量の検出値が制御回路8C(或いは、検出回路60)で設定される加熱量の目標値に近づくように加熱回路47に接続した加熱量制御用スイッチ7のオン期間を制御する。このとき、フィラメント加熱量の最適値は、調光信号により与えられた調光レベルに応じて決めるのが一般的であり、従来技術である特開2005−235619号公報等でも、調光レベルに応じたフィラメント電流値を与えるように回路を制御している。しかし、従来例の技術では、フィラメントが実際に最適値に達したことを制御手段にフィードバックして確認することはできていなかった。また、フィラメント加熱の最適値それ自体も放電灯3の種類や累積点灯時間によって異なるものであるが、これらを考慮に入れた制御は行われていなかった。
The
例えば、フィラメント加熱量を放電灯3の端子に流入する電流量から判断する場合、放電灯種類による加熱量の上限,下限の違いは、図6に示すとおりである。例えば、制御回路8C(或いは、検出回路60)の回路側で、FHF32ランプの目標加熱量に設定し、かつ省電力化のために図6の下限近傍に設定すると、同じ40W出力の放電灯であるFLR40やFL40においては、それぞれの下限を下回ってフィラメント加熱過小に設定されることになり、放電灯の短寿命化を招くことになる。また、図6に挙げた3種類のすべての種類において最適なフィラメント加熱量を与える領域は図中網かけ部分であるため、調光されるランプ電流Ilの全範囲に渡っての最適化を行うことができない。同様に、放電灯における例えば1000時間を越えるような長時間の累積点灯時間の経過は、フィラメントのエミッタの損耗を促進するため、累積点灯時間の長短によってフィラメント加熱の特性が異なってくる。このため、同一の放電灯においても累積の点灯時間に応じて加熱量の目標値を定める必要がある。
For example, when the filament heating amount is determined from the amount of current flowing into the terminal of the
そこで、本実施形態では、放電灯点灯装置に、放電灯種類の判別手段または、累積点灯時間の推定手段を実装し、放電灯種類や累積点灯時間に応じたフィラメント加熱量の目標値となるようにフィラメント加熱回路47を制御することを特徴とする。
Therefore, in the present embodiment, the discharge lamp lighting device is provided with a discharge lamp type determination unit or a cumulative lighting time estimation unit so that the filament heating amount target value according to the discharge lamp type and the cumulative lighting time is obtained. The
放電灯種類の判別手段については、図8に示すように、外部設定スイッチなどを用いて制御回路8Cが放電灯3の種類を認識できるようにする手段を設ける。図8では、0または1を設定するディップスイッチ61の例(黒色が設定値)を示している。ここでは、2bitのディップスイッチを示しているが、bit数を増やすと対応する放電灯の種類は2をbit数だけ累乗した値まで可能となる。図8のように外部から放電灯A,B,Cの種類に対応するスイッチ設定を行うことによって、フィラメント加熱量の目標値を放電灯種類に応じて設定することができる。なお、放電灯種類の判別手段はこの限りではなく、放電灯種類がある程度限定されている場合などには、管径に応じた放電灯電圧(ランプ電圧と呼ばれる)などの検出によっても判定することができる。
As shown in FIG. 8, the discharge lamp type discriminating means is provided with means for enabling the
累積点灯時間の推定については、フィラメントの損耗具合を点灯中のフィラメント電圧から知るスポット進度法が知られている。また、初期照度補正の要求から、制御回路内または外に累積点灯時間の計測手段を備える手法も広く知られている。これらを利用して、累積点灯時間に応じたフィラメント加熱量の目標値を設定することができる。 Regarding the estimation of the cumulative lighting time, a spot progress method is known in which the degree of filament wear is known from the filament voltage during lighting. Also, a technique that includes a means for measuring the cumulative lighting time inside or outside the control circuit is widely known because of the requirement for initial illuminance correction. By utilizing these, it is possible to set a target value of the filament heating amount according to the cumulative lighting time.
本実施形態によれば、放電灯調光時においてもフィラメント加熱量を最適化することで放電灯の短寿命化や早期黒化を防ぐことができる。調光レベルと、放電灯種類又は放電灯の累積点灯時間とに応じてフィラメント加熱量の目標値を設定することができ、フィラメント加熱量のより一層の最適化が可能となる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent the discharge lamp from shortening its life and premature blackening by optimizing the filament heating amount even at the time of dimming the discharge lamp. The target value of the filament heating amount can be set according to the dimming level and the discharge lamp type or the cumulative lighting time of the discharge lamp, and the filament heating amount can be further optimized.
[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態を図9乃至図11を参照して説明する。図9は本発明の放電灯点灯装置の第5の実施形態を説明する制御フロー、図10及び図11は種類の異なる放電灯に対する、フィラメント加熱量の制御を説明する図である。放電灯点灯装置の構成は、図7と同様であるので、図7の回路図を参照して説明する。[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a control flow for explaining a fifth embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention, and FIGS. 10 and 11 are diagrams for explaining the control of the filament heating amount for different types of discharge lamps. Since the configuration of the discharge lamp lighting device is the same as that of FIG. 7, it will be described with reference to the circuit diagram of FIG.
図7においては、直流電源装置1の出力電圧を点灯装置40であるインバータを用いて交流に変換し、直列共振回路43を通して高周波の放電電圧を得ることができる。フィラメント加熱回路47は図7に示した通り、トランスを用いて電力をフィラメントに伝達する構成を有し、スイッチ7により加熱電流又は電圧のオン/オフを制御する。このスイッチ7のオン期間の制御により、フィラメントの加熱量を制御することができる。
In FIG. 7, the output voltage of the DC
図7の検出回路60は、放電灯の電流又は電圧、フィラメント電流又は電圧などの電気特性を検出する。検出回路60の検出値に基づいて得られたフィラメント加熱量と制御回路8C内に設定された目標加熱量との差が最小になるように制御回路8Cは加熱回路47に接続したスイッチ7のオンデューティを制御する。
The
図9は制御フローを示す図である。検出回路60の加熱量検出回路により得られたフィラメント加熱量は、調光信号、放電灯の種類、放電灯の累積点灯時間などの要因から制御回路8Cで求まる加熱量の目標値との差を最小にするように制御回路8Cが加熱回路47に接続したスイッチのオンデューティを制御する。図9では、エラーアンプ62の参照値(Ref)として、前述のフィラメント加熱量の目標値を与え、検出回路60にて検出されたフィラメント加熱量の検出値との差が最小になるように制御する。
FIG. 9 is a diagram showing a control flow. The filament heating amount obtained by the heating amount detection circuit of the
図9の構成は、加熱量を検出して目標加熱量との差をフィードバックする制御を行うということにおいては、ハード的な構成であってもソフトウェア的な演算処理を施す構成であっても良い。また、ここでは、一般的なフィードバック制御を用いるため、Error=(目標値)−(検出値)とし、(制御量)=Kp*Error + Ki∫Error*dt(ただし、Kp,Kiはフィードバックゲインを与える係数、*は乗算の意)となるように制御をするPI制御等、汎用的なフィードバック手法を用いて制御することも可能である。 The configuration shown in FIG. 9 may be a hardware configuration or a configuration that performs software arithmetic processing in that control for detecting the heating amount and feeding back the difference from the target heating amount is performed. . Since general feedback control is used here, Error = (target value)-(detected value) and (control amount) = Kp * Error + Ki∫Error * dt (where Kp and Ki are feedback gains) It is also possible to perform control using a general-purpose feedback method such as PI control for controlling so as to be a coefficient giving * and * means multiplication.
例えば、放電灯の端子流入電流に基づくフィラメント加熱量の最適化の方法を考える。ここで、端子とは、放電灯の端部に配設されたフィラメント両端の端子を指している。図10及び図11において、横軸にランプ電流Ilをとり、縦軸には端子流入電流の2乗和ILH2+ILL2をとっている。放電灯A,Bは異なった種類の放電灯である。ILHは、フィラメント両端のうちのランプ電流Ilが流入する側の端子流入電流、ILLはIlが流入しない側の端子流入電流である。このとき、図10及び図11の放電灯A、Bのように放電灯の種類に応じた目標ラインを描くことができる。図9に示した目標値としては、このような目標ラインすなわち(ILH2+ILL2) = a*Il + b (a,bは定数、*は乗算)の目標関数が得られる。ここでは、(ILH2+ILL2)がフィラメントの加熱量に対応する。(ILH2+ILL2)の検出量を得た後、図9の目標値として、図10及び図11で示す目標関数を与えてフィードバック制御することで、図10及び図11中では黒丸で示されたフィラメント加熱量の検出値(測定値)が、適正な値である目標ラインにフィードバック制御される。図10が、放電灯Aに対するフィードバック制御の様子、図11が放電灯Bに対するフィードバック制御の様子を示している。異なった種類の2つの放電灯A,Bそれぞれのフィードバック制御において、制御量である加熱量の増加分が放電灯種類ごとに異なることが分かる。For example, consider a method for optimizing the amount of filament heating based on the terminal inflow current of the discharge lamp. Here, the terminals refer to terminals at both ends of the filament disposed at the end of the discharge lamp. 10 and 11, the horizontal axis represents the lamp current Il, and the vertical axis represents the square sum ILH 2 + ILL 2 of the terminal inflow current. Discharge lamps A and B are different types of discharge lamps. ILH is a terminal inflow current on the side where the lamp current Il flows in at both ends of the filament, and ILL is a terminal inflow current on the side where Il does not flow. At this time, a target line corresponding to the type of the discharge lamp can be drawn as in the discharge lamps A and B of FIGS. As the target value shown in FIG. 9, such a target function, that is, a target function of (ILH 2 + ILL 2 ) = a * Il + b (a and b are constants and * is a multiplication) is obtained. Here, (ILH 2 + ILL 2 ) corresponds to the heating amount of the filament. After obtaining the detection amount of (ILH 2 + ILL 2 ), the target function shown in FIG. 9 is given as the target value in FIG. 9 and feedback control is performed, which is indicated by a black circle in FIG. 10 and FIG. The detected value (measured value) of the filament heating amount is feedback-controlled to a target line that is an appropriate value. FIG. 10 shows a state of feedback control for the discharge lamp A, and FIG. 11 shows a state of feedback control for the discharge lamp B. In the feedback control of the two different types of discharge lamps A and B, it can be seen that the amount of increase in the heating amount, which is the control amount, differs for each type of discharge lamp.
本実施形態によれば、放電灯調光時のフィラメント加熱の過大・過小を防ぎ、放電灯の短寿命化、管壁の早期黒化を防止することができる。フィラメント加熱量をフィードバック制御することで、実際の加熱量に見合った加熱手段の制御を行うことができる。調光度合すなわちランプ電流に応じた最適なフィラメント加熱量の目標値を設定することができると共に、放電灯の種類や累積点灯時間の長短による加熱量変化を加味した最適なフィラメント加熱量の目標値を設定することができる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent the filament heating from becoming too large or too small during dimming of the discharge lamp, and to shorten the life of the discharge lamp and prevent the tube wall from being blackened quickly. By performing feedback control of the filament heating amount, it is possible to control the heating means corresponding to the actual heating amount. It is possible to set the target value of the optimum filament heating amount according to the dimming degree, that is, the lamp current, and the optimum filament heating amount target value considering the change in the heating amount depending on the type of discharge lamp and the length of the cumulative lighting time Can be set.
[第6の実施形態]
本発明の第6の実施形態を図12乃至図15を参照して説明する。図12は本発明の放電灯点灯装置の第6の実施形態を示す回路図である。図13は図12の一部を拡大して示すフィラメント端子電流検出の説明図、図14はランプ電流の変化に対するフィラメント加熱量の上限及び下限を示す図、図15は2灯直列点灯における加熱量検出のためのランプ電流検出点の位置を示す図である。[Sixth Embodiment]
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a circuit diagram showing a sixth embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention. FIG. 13 is an explanatory diagram of filament terminal current detection showing a part of FIG. 12 in an enlarged manner, FIG. 14 is a diagram showing upper and lower limits of the filament heating amount with respect to changes in lamp current, and FIG. It is a figure which shows the position of the lamp current detection point for a detection.
図12に示す放電灯点灯装置の構成は、図7と同様である。フィラメント加熱量の検出手段として、ランプ電流Ilとフィラメント電流Ifの和を利用する方法がある。図12では、フィラメント加熱量としてIlとIfの和を検出する際に、放電灯点灯装置における低電位側(安定電位側)のフィラメント上において、IlとIfの和を検出するようにした例を示している。 The configuration of the discharge lamp lighting device shown in FIG. 12 is the same as that of FIG. As a means for detecting the filament heating amount, there is a method using the sum of the lamp current Il and the filament current If. In FIG. 12, when the sum of Il and If is detected as the filament heating amount, the sum of Il and If is detected on the low potential side (stable potential side) filament in the discharge lamp lighting device. Show.
図12において、直流電源装置1を点灯装置40であるインバータにより交流に変換し、直列共振回路43を経て放電灯3に高圧高周波の電圧を供給する。また、フィラメント加熱は加熱回路47を用いて行う。制御回路8Cは調光信号に応じてインバータ40を制御し、放電灯3を調光するとともに、加熱回路47のスイッチ7を制御することによって、最適なフィラメント加熱量に制御する。
In FIG. 12, the DC
図12に示すように、フィラメント加熱量の検出回路として、Il+Ifの検出回路を設けている。同時にIlを検出することによって、Il+Ifの検出値からIfを算出することができる。図12の低電位側(安定電位側)のフィラメントでの検出点aにおいては、IlとIfの和が得られ、且つこの最も低い電位のフィラメント上の検出点aの電流の和を検出することによってその検出値が下限を越えていれば、それ以外のフィラメント(図12では高電位側のフィラメント)では全て下限を越えた加熱量となることが推定され、フィラメントの最適化制御が容易となる。検出点bにおけるIlの検出についても同様なことが言える。Il+Ifの検出やIlの検出には、例えば、加熱回路47や共振回路43に対する電圧降下が無視できる程度の微小な抵抗手段などを用いることができる。
As shown in FIG. 12, a detection circuit for Il + If is provided as a detection circuit for the filament heating amount. By simultaneously detecting Il, If can be calculated from the detected value of Il + If. At the detection point a on the low potential side (stable potential side) filament in FIG. 12, the sum of Il and If is obtained, and the sum of the currents at the detection point a on the lowest potential filament is detected. If the detected value exceeds the lower limit, it is presumed that the heating amount exceeding the lower limit is assumed for all other filaments (the filament on the high potential side in FIG. 12), and the optimization control of the filament becomes easy. . The same can be said for the detection of Il at the detection point b. For the detection of Il + If and the detection of Il, for example, a minute resistance means that can ignore a voltage drop with respect to the
最適なフィラメント加熱量は、図13に示すような放電灯の端子流入電流を用いて図14の斜線の範囲を適正範囲として与えることができる。図13において、放電電流Ilが図示加熱回路47側に分流しない設計であるとすると、ILH=Il+Ifで与えられ、ILL=Ifで与えられる。このとき、Ilに対するILH2+ILL2の値が図14の下限から上限の間(斜線の領域)に制御されると、放電灯点灯中のフィラメント加熱量は最適化されることになる。調光レベル設定に対するランプ電流Ilを検出しているとすると、加熱量検出はILH2+ILL2を見ればよい。ここでは、Il+Ifの和を検出し、フィードバック制御に用いることとする。The optimum filament heating amount can be given as the appropriate range in the hatched area in FIG. 14 by using the terminal inflow current of the discharge lamp as shown in FIG. In FIG. 13, if the design is such that the discharge current Il does not shunt to the illustrated
ILH2+ILL2=(Il+If)2+If2と書くことができるため、Il+If=aとすると、ILH2+ILL2=2a2−2aIl+Il2などと書くことができる。このため、検出した量であるa=Il+IfとIlの関数としてILH2+ILL2が与えられることになり、この値が上限と下限の間になるように加熱回路47の制御量を設定すればよい。これによりフィラメント加熱量の検出回路60Aを簡略化しつつもフィラメント加熱量の最適値を得ることができる。Since ILH 2 + ILL 2 = (Il + If) 2 + If 2 can be written, when Il + If = a, ILH 2 + ILL 2 = 2a 2 −2aIl + Il 2 can be written. For this reason, ILH 2 + ILL 2 is given as a function of the detected amount a = Il + If and Il, and the control amount of the
フィラメント加熱量の検出は、一般的には、任意のフィラメントにおいてIl+Ifを検出することで検出可能である。図15に示す通り、負荷の放電灯を2灯とし、直列点灯とした場合について、高電位側のフィラメントについてIl+Ifを検出しても良く(検出点1)、低電位側のフィラメントについて検出しても良い(検出点3)。また、中間の電位にあたる位置において検出してもよい(検出点2)。ただし、特に放電灯の調光時は、高電位側から容量成分(この容量成分は、高電位側と低電位側間に存在する浮遊容量である)を通じて漏洩する電流の影響が出るため、高電位側で測定した放電電流の大きさに対して低電流側で測定した放電電流の大きさは減少し、低電位ほど、フィラメント加熱に寄与する放電電流が小さくなる。このため、最も低い電位の検出点3の値を検出し、その検出値が図14に示す下限を越えるように制御することで、全てのフィラメントにおいて、図14に示す下限値を下回らないフィラメント加熱量を確保することが可能となる。これにより、どのフィラメントにおいても加熱量が不足することによる放電灯の短寿命化を防ぐことができる。
In general, the filament heating amount can be detected by detecting Il + If in an arbitrary filament. As shown in FIG. 15, when the discharge lamps of the load are two lamps and are lit in series, Il + If may be detected for the high potential side filament (detection point 1), and the low potential side filament is detected. It may be performed (detection point 3). Alternatively, it may be detected at a position corresponding to an intermediate potential (detection point 2). However, especially during dimming of a discharge lamp, the current leaks from the high potential side through the capacitive component (this capacitive component is a stray capacitance that exists between the high potential side and the low potential side). The magnitude of the discharge current measured on the low current side decreases with respect to the magnitude of the discharge current measured on the potential side, and the discharge current contributing to filament heating becomes smaller as the potential becomes lower. For this reason, by detecting the value of the
なお、例えば図15に示すように高電位側と低電位側間に複数(図では2つ)の放電灯を直列接続した場合において、制御手段は、複数のフィラメントにおける各フィラメント加熱量の比率を予め有しており、加熱量の検出手段は、フィラメント加熱量の検出を、放電灯の任意のフィラメントにおいて実施可能とし、制御手段は、加熱量の検出手段の検出箇所と前記比率とを用いて演算してフィラメントの加熱量を設定するようにしてもよい。 これは、次のような理由による。すなわち、高電位側と低電位側間に複数の放電灯を直列接続した場合に、各フィラメントの加熱量の推定として、高電位側と低電位側とのランプ電流を検出すると概ね漏れ電流の推定と、これを基にした各フィラメントにおけるランプ電流の推定が行える。そして、この各フィラメントにおけるランプ電流の推定を用いて各フィラメント加熱量を推定して、その比率を予め保有しておく。このようにすると、例えば低電位側に加熱量を合わせたい場合であれば、いずれか一つを検出すれば後は比率に応じて制御すればよいし、またはいずれか一つを検出すれば他のフィラメントの加熱量は各々の比率に応じて可変させることによって最適な範囲とすることができる。 For example, when a plurality of (two in the figure) discharge lamps are connected in series between the high potential side and the low potential side as shown in FIG. 15, the control means sets the ratio of the heating amount of each filament in the plurality of filaments. The heating amount detecting means is capable of detecting the filament heating amount in any filament of the discharge lamp, and the control means uses the detection location of the heating amount detecting means and the ratio. The heating amount of the filament may be set by calculation. This is due to the following reason. That is, when a plurality of discharge lamps are connected in series between the high potential side and the low potential side, if the lamp currents on the high potential side and the low potential side are detected as an estimate of the heating amount of each filament, the leakage current is estimated roughly. Based on this, the lamp current in each filament can be estimated. Then, the amount of heating of each filament is estimated using the estimation of the lamp current in each filament, and the ratio is held in advance. In this way, for example, if it is desired to adjust the heating amount to the low potential side, if any one is detected, then control may be performed according to the ratio, or if any one is detected, the other is detected. The heating amount of the filaments can be adjusted to an optimum range by varying the heating rate according to the ratio.
本実施形態によれば、放電灯調光時のフィラメント加熱を最適化することで放電灯の短寿命化、早期黒化を防止することができる。簡単な回路構成により放電灯のフィラメント加熱量を検出することができる。放電灯フィラメントの加熱量をそれぞれのフィラメントについて検出することができるが、低電位側(安定電位側)のフィラメント上でIl+Ifを検出することで、その検出値が下限を越えていれば、それ以外のフィラメントでは全て下限を越えて最適なフィラメント加熱量を与えて最適化することができる。従って、フィラメント加熱量の検出点を1点に限定しても、放電灯の短寿命化に至らない加熱制御を行うことができる。また、高電位側と低電位側間に複数の放電灯を直列接続した場合に、各フィラメントにおけるランプ電流の推定を用いて各フィラメント加熱量を推定して、その比率を予め保有しておき、いずれか一つのフィラメントの加熱量を検出すれば他のフィラメントの加熱量は各々の比率に応じて制御又は可変させることによって最適な加熱量範囲とすることができる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent the discharge lamp from being shortened in life and to be quickly blackened by optimizing the filament heating during the dimming of the discharge lamp. The filament heating amount of the discharge lamp can be detected with a simple circuit configuration. The amount of heating of the discharge lamp filament can be detected for each filament, but if the detected value exceeds the lower limit by detecting Il + If on the low potential side (stable potential side) filament, otherwise These filaments can be optimized by providing an optimum filament heating amount exceeding the lower limit. Therefore, even if the detection point of the filament heating amount is limited to one point, it is possible to perform heating control that does not shorten the life of the discharge lamp. In addition, when a plurality of discharge lamps are connected in series between the high potential side and the low potential side, each filament heating amount is estimated using the estimation of the lamp current in each filament, and the ratio is held in advance. If the heating amount of any one of the filaments is detected, the heating amount of the other filaments can be controlled or varied in accordance with the respective ratios so that the optimum heating amount range can be obtained.
[第7の実施形態]
本発明の第7の実施形態を図16乃至図18を参照して説明する。図16は本発明の放電灯点灯装置の第7の実施形態を示す回路図である。図17は図16におけるインピーダンスをコンデンサとした回路図、図18は図17においてフィラメントのスイッチをオフ、オンそれぞれに制御した場合のフィラメント電流を示す図である。[Seventh Embodiment]
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention. FIG. 17 is a circuit diagram in which the impedance in FIG. 16 is a capacitor, and FIG. 18 is a diagram showing the filament current when the filament switch in FIG.
図16において、点灯装置40は、互いに直列的に接続された一対のスイッチング装置およびこのスイッチング装置のスイッチング出力を供給される直列共振回路43(符号43は図示していないが、図7と同様に符号44,45,46を含めたもの)を有し、加熱手段は、直列共振回路43の共振コンデンサ46を放電灯3の一対のフィラメントの非電源側に直列に配置することで該フィラメントを加熱する構成となっており、制御手段は、フィラメントに流れる電流をインピーダンスZf(ZfはZf1,Zf2の少なくとも一方)とスイッチSWf(SWfはSWf1,SWf2の少なくとも一方)を用いて増減させる制御を行うことによって、フィラメントの加熱量を制御することが可能である。図7の構成と比較すると、図16では、図7の予熱トランスを用いた加熱手段47を無くし、共振コンデンサ46を放電灯3の一対のフィラメントの非電源側に直列に配置し、さらに各フィラメントの両端に並列にインピーダンスZfとスイッチSWfの直列回路を接続したものである。
In FIG. 16, a
本実施形態は、点灯装置40としてのハーフブリッジ形のインバータは、互いに直列接続された一対のMOS形FET41、42を直流電源装置1の出力端間に接続し、一方のFET42に対して並列関係に、直列共振回路43を設けている。直列共振回路43は、直流カットコンデンサ44、限流用および共振用のインダクタ45(以下、Lrと略記)および共振用のコンデンサ46(以下、Crと略記)を含んでいる。
In the present embodiment, the half-bridge inverter as the
直流電源装置1を点灯装置40であるインバータを用いて交流に変換し、直列共振回路43を用いて放電灯3に高圧高周波電力を与える。Crの両端に発生する高圧高周波を利用して放電灯3を点灯させる。このとき、放電灯3のフィラメントは、Crと直列になるので、Crを流れる交流電流により加熱される。
The direct current
従って、本実施形態の加熱手段は、直列共振回路43のCrと放電灯3のフィラメントとを直列に配置し、該フィラメントを加熱するものである。
Therefore, the heating means of this embodiment arranges Cr of the
また、制御手段である制御回路8Dは、調光信号に応じてインバータ40の出力を制御すると共に、フィラメントに流れる電流を増減させることによって、フィラメントの加熱量を制御する機能を有するものである。符号A,B,Cについては、Aはランプ電圧の検出点、Bはランプ電流の検出点、Cはフィラメント加熱量の検出点である。電流検出点には、共振回路43などに対する電圧降下が無視できる程度の微小な抵抗手段などを用いることができる。
Further, the
図16の構成では、図7及び図12のように浮遊容量を介して高電位側から漏洩する電流を抑制し、両フィラメントにはランプ電流のほか共振コンデンサCrを介してフィラメント加熱電流としての電流が流れる。 In the configuration of FIG. 16, the current leaking from the high potential side via the stray capacitance is suppressed as shown in FIGS. 7 and 12, and both filaments have a current as a filament heating current via the resonance capacitor Cr in addition to the lamp current. Flows.
前記制御回路8Dを含む制御手段は、放電灯3のフィラメントと並列に配置され、共振コンデンサCrと直列に配置されたインピーダンスZfと、このインピーダンスZfと直列に配置され、流入する電流を制御するスイッチSWfと、このスイッチSWfをオンオフすることによって、フィラメントの加熱量を制御するフィラメント加熱量制御手段(制御回路8Dの一部)とを含んでいる。
The control means including the
放電灯3の調光をインバータ40の周波数により制御するとCrを流れる電流も制御される。これにより、調光するとフィラメント加熱量は、Crを流れる電流量の増減に合わせて変化する。この方式においては、調光時の周波数fとCrの値から、1/2πfCrで与えられるCrのインピーダンス成分によってCrおよび放電灯のフィラメントを流れる電流が決まる。このため、調光制御によりインバータの周波数を制御することで、フィラメントを流れる電流が変化する。このフィラメント電流が最適な加熱量を得るようにCrの値、制御する周波数などが与えられていることが必要である。
When the dimming of the
しかし、実際には、前述のようにCrの値、制御周波数などを決定しても、実際の加熱量と最適な加熱量との乖離が生じる。このため、本実施形態では、検出回路60において、放電灯の電流・電圧の電気特性とフィラメントの加熱量を検出し、その値から制御回路において、インバータの周波数、スイッチSWf1およびSWf2のオンオフを制御することを特徴とする。放電灯のフィラメントには、並列にインピーダンスZfが配置されている。スイッチSWfがオフの状態では、フィラメントは前述の通りCrによってのみフィラメント電流が決定される。一方、スイッチSWfをオンにすると、インピーダンスZfに分流する電流が生じるため、フィラメントを流れる電流を減少させることができる。このように図16においては、スイッチSWf1及びSWf2をオン,オフすることから、フィラメントの加熱量を制御することができる。加熱量の目標値は、調光レベル,放電灯の種類,累積点灯時間によって決定され、検出される加熱量が目標値に合致するようにSWf1及びSWf2のオンデューティが制御される。
However, actually, even if the value of Cr, the control frequency, etc. are determined as described above, a difference between the actual heating amount and the optimum heating amount occurs. For this reason, in this embodiment, the
図17は、フィラメントに並列に配置するインピーダンス成分としてコンデンサ(Cf1、Cf2)を与えた例を示す。SWf1をオンとすると、Cf1とフィラメントは並列に接続された状態となる。このため、フィラメント加熱に用いられていた電流は、Cf1側とフィラメント側に分流する。これによって、フィラメント加熱量を制御することができる。例えば、放電灯点灯時のフィラメントの抵抗値は一般的に10Ω程度である。これに対して、点灯周波数fを50kHz、Cf1=0.47uFとすると、1/2πfCf1=6.77Ωとなるのでフィラメントの抵抗値のオーダーになる。 FIG. 17 shows an example in which capacitors (Cf1, Cf2) are given as impedance components arranged in parallel with the filament. When SWf1 is turned on, Cf1 and the filament are connected in parallel. For this reason, the current used for heating the filament is divided into the Cf1 side and the filament side. Thereby, the filament heating amount can be controlled. For example, the resistance value of the filament when the discharge lamp is lit is generally about 10Ω. On the other hand, if the lighting frequency f is 50 kHz and Cf1 = 0.47 uF, 1 / 2πfCf1 = 6.77Ω, which is the order of the resistance value of the filament.
図18にSWfの制御による効果を図示する。SWfがオンのときは、オフのときと比較して、フィラメントに流れる電流が減少している。従って、スイッチのオン期間を制御することでオンの場合にフィラメントに流れる電流とオフの場合にフィラメントに流れる電流との中間の状態に制御され、その絶対値によって加熱量が制御される。 FIG. 18 illustrates the effect of SWf control. When SWf is on, the current flowing through the filament is reduced compared to when it is off. Therefore, by controlling the ON period of the switch, the current is controlled to be intermediate between the current flowing through the filament when ON and the current flowing through the filament when OFF, and the heating amount is controlled by the absolute value.
また、図17では、フィラメントに並列に配置するインピーダンスとしてコンデンサの例を与えているが、インダクタであっても、コンデンサとインダクタの組み合わせであってもよい。抵抗成分を並列に配置してもよいが、実効的な電力を消費するため、コンデンサまたはインダクタで構成するのが良い。 In FIG. 17, an example of a capacitor is given as the impedance arranged in parallel with the filament, but it may be an inductor or a combination of a capacitor and an inductor. The resistance components may be arranged in parallel, but in order to consume effective power, it is preferable to use a capacitor or an inductor.
以上のように共振コンデンサCrを流れる電流でフィラメントを加熱すると、放電灯の高電位側から漏洩する電流の効果を無視できるので、高電位側と低電位側とで均一なフィラメント加熱量を得ることができる利点もある。 As described above, when the filament is heated by the current flowing through the resonance capacitor Cr, the effect of the current leaking from the high potential side of the discharge lamp can be ignored, so that a uniform filament heating amount can be obtained on the high potential side and the low potential side. There is also an advantage that can be.
本実施形態によれば、放電灯において、フィラメントの加熱量を最適に制御することで、放電灯の短寿命化、早期黒化を防止できる。共振コンデンサを流れる電流をフィラメントの加熱に利用することで、放電灯調光時の漏洩電流の影響を抑制し、フィラメントの電位(高電位側,低電位側)に応じた加熱量のバラつきを抑制できる。また、このように共振コンデンサを流れる電流をフィラメントの加熱に利用する方式においても、フィラメント加熱量の制御を実現できる。 According to this embodiment, in the discharge lamp, it is possible to prevent the discharge lamp from having a short life and early blackening by optimally controlling the heating amount of the filament. By using the current flowing through the resonant capacitor for heating the filament, the effect of leakage current during dimming of the discharge lamp is suppressed, and variation in the heating amount according to the filament potential (high potential side, low potential side) is suppressed. it can. In addition, control of the amount of filament heating can also be realized in such a system that uses the current flowing through the resonant capacitor for heating the filament.
さらに、本実施形態によれば、フィラメントを加熱する加熱手段の構成を漏れ電流の損失を無くする構成としたので、フィラメント加熱量の検出を、高電位側,低電位側フィラメントに関わらず、放電灯の任意のフィラメントにおいて実施することが可能となり、放電灯回路設計の自由度を広げることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, since the configuration of the heating means for heating the filament is configured to eliminate the loss of leakage current, the detection of the filament heating amount is released regardless of whether the filament is on the high potential side or the low potential side. It becomes possible to carry out with any filament of the electric lamp, and the degree of freedom in designing the discharge lamp circuit can be expanded.
次に、本発明による照明装置の一実施形態を図19を参照して説明する。図19は本発明による照明装置の一実施形態を示す斜視図である。図19の場合、照明装置は天井直付形の照明器具である。符号70は照明器具本体、71は照明器具本体70に設けられたソケット、72は反射板、73はソケット71に装着された熱陰極形の放電灯、74は照明器具本体70に内蔵された放電灯点灯装置である。放電灯点灯装置としては、第1乃至第7の実施形態のいずれかで述べたものを使用する。
Next, an embodiment of a lighting device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 19 is a perspective view showing an embodiment of a lighting device according to the present invention. In the case of FIG. 19, the lighting device is a ceiling-mounted lighting fixture.
このような構成の照明装置では、放電灯73のフィラメント加熱を常に適正に行え、短寿命化防止や電力損失の軽減を図ることができる。
In the illuminating device having such a configuration, the filament heating of the
尚、本出願は、2006年1月25日に日本国に出願された特願2006−016653号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。 This application is filed on the basis of the priority claim of Japanese Patent Application No. 2006-016653 filed in Japan on January 25, 2006. Shall be quoted in the range.
Claims (5)
前記放電灯のフィラメントを加熱する出力可変の加熱手段と;
前記フィラメントの加熱量を検出する検出手段と;
前記放電灯の調光度合に応じたフィラメント加熱量を予め記憶しており、調光信号に応じて前記点灯装置の出力を制御するとともに、前記検出手段にて検出されるフィラメントの加熱量が予め記憶されている前記フィラメント加熱量になるように前記加熱手段の出力を制御する制御手段と;を具備し、
前記制御手段は、複数のフィラメントにおける各フィラメント加熱量の比率を予め有しており、前記検出手段は、フィラメント加熱量の検出を、前記放電灯の任意のフィラメントにおいて実施可能であって、
前記制御手段は、前記検出手段の検出箇所と前記比率とを用いて演算してフィラメントの加熱量を設定することを特徴とする放電灯点灯装置。A variable output lighting device that converts the output of the DC power supply device into a high-frequency voltage to light a hot cathode discharge lamp;
Variable output heating means for heating the filament of the discharge lamp;
Detection means for detecting the heating amount of the filament;
The filament heating amount corresponding to the dimming degree of the discharge lamp is stored in advance, the output of the lighting device is controlled according to the dimming signal, and the heating amount of the filament detected by the detecting means is previously determined. Control means for controlling the output of the heating means so as to have the stored filament heating amount,
The control means has a ratio of each filament heating amount in a plurality of filaments in advance, and the detection means can detect the filament heating amount in any filament of the discharge lamp,
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the control means sets the amount of heating of the filament by calculating using the detection location of the detection means and the ratio .
前記加熱手段は、前記直列共振回路の共振コンデンサを前記放電灯の一対のフィラメントの非電源側に直列に配置することで該フィラメントを加熱し、
前記制御手段は、前記フィラメントに流れる電流を増減させることによって、前記フィラメントの加熱量を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の放電灯点灯装置。 The lighting device has a pair of switching devices connected in series with each other and a series resonance circuit to which a switching output of the switching device is supplied,
The heating means heats the filament by arranging the resonance capacitor of the series resonance circuit in series on the non-power supply side of the pair of filaments of the discharge lamp,
The discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2, wherein the control means controls the heating amount of the filament by increasing or decreasing the current flowing through the filament .
前記放電灯のフィラメントと並列に配置され、前記共振コンデンサと直列に配置されたインピーダンスと;
前記インピーダンスと直列に配置され、流入する電流を制御するスイッチ手段と;
前記スイッチ手段をオンオフすることによって、前記フィラメントの加熱量を制御するフィラメント加熱量制御手段と;
を具備したことを特徴とする請求項3に記載の放電灯点灯装置。 The control means includes
An impedance arranged in parallel with the filament of the discharge lamp and arranged in series with the resonant capacitor;
Switch means arranged in series with the impedance to control the incoming current;
Filament heating amount control means for controlling the heating amount of the filament by turning on and off the switch means;
The discharge lamp lighting device according to claim 3, comprising:
この照明器具本体に装着された熱陰極形の放電灯と;A hot-cathode discharge lamp mounted on the luminaire body;
この放電灯を点灯する請求項1乃至4のいずれか1つに記載の放電灯点灯装置と;The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the discharge lamp is turned on;
を具備したことを特徴とする照明装置。An illumination device comprising:
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