DE69531521T2

DE69531521T2 - Vorschaltgerät mit hohem Leistungsfaktor und niedriger Verzerrung

Info

Publication number: DE69531521T2
Application number: DE69531521T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Shimizu; Noriyuki Yokosuka-shi Kitamura; Tsutomu Kakitani; Nanjou Aoike; Fumihiko Nagasaki; Yuji Hachioji-shi Takahashi
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2015-04-29
Also published as: EP0680246A1; DE69531521D1; TW307980B; US5777861A; EP0680246B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsversorgungsvorrichtung, die den Eingangsleistungsfaktor einer Wechselstromquelle verbessert, die Verzerrung eines Eingangsstroms verringert und harmonische Komponenten (Oberschwingungen) unterdrückt, und insbesondere auf eine Leistungsversorgungsvorrichtung, die für eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung geeignet ist.
Als eine herkömmliche Entladungslampen-Lichtvorrichtung dieser Art ist eine Vorrichtung mit der in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichungsnummer 5-174986 offenbarten Anordnung bekannt.
Bei dieser in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichungsnummer 5-174986 offenbarten Entladungslampen-Lichtvorrichtung ist eine Inverterschaltung vom Half-Bridge-Typ oder Halbbrückentyp mit zwei in Reihe geschalteten Schaltelementen mit einem Doppelweggleichrichter zum Gleichrichten einer Spannung einer handelsüblichen Wechselstromquelle verbunden, wobei eine Reihenschaltung einer Lastschaltung mit einer Induktivität und einem Gleichstromsperrkondensator mit einem der Schaltelemente der Inverterschaltung verbunden ist.
Diese in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichungsnummer 5-174986 offenbarte Entladungslampen-Lichtvorrichtung wird als Stand der Technik 1 beschrieben.
Beim Stand der Technik 1 sind, wie es in 50 gezeigt ist, eine Spule 273 und ein Kondensator 274 an der Eingangsseite eines Doppelweggleichrichters 272 zum Gleich richten einer Ausgangsspannung einer handelsüblichen Gleichstromquelle 271 angeordnet. Ein Kondensator 275, dessen Konstante in einem bestimmten Bereich eingestellt ist, ist an der Ausgangsseite des Doppelweggleichrichters 272 angeordnet. Eine Inverterschaltung vom Halbbrückentyp 278 mit zwei in Reihe geschalteten Schaltelementen 276 und 277 ist zwischen den Ausgangsanschlüssen des Doppelweggleichrichters 272 parallel zu dem Kondensator 275 geschaltet. Eine Reihenschaltung einer Induktivität 279, einer Entladungslampe 280 und eines Gleichstromsperrkondensators 281 ist mit einem Schaltelement 277 der Inverterschaltung 278 verbunden.
Die Wirkungen des Stands der Technik 1 sind nicht ausführlich beschrieben. Die Wirkungen können jedoch wie folgt aus der Beschreibung der Aufgabe und der Timingdiagramme und dergleichen geschätzt werden.
Der Kondensator 275 an der Ausgangsseite des Doppelweggleichrichters 272 führt einen Glättungsvorgang in Bezug auf die Frequenz der Gleichstromquelle 271 bis zu einem gewissen Ausmaß durch. Zur gleichen Zeit erzeugen die Spule 273 und der Kondensator 274 an der Eingangsseite des Doppelweggleichrichters 272 eine Resonanzspannung. Diese Resonanzspannung wird synchron mit der Schaltperiode des Schaltelements 276 der Inverterschaltung vom Halbbrückentyp 278 erzeugt. In dem An-Zeitraum des Schaltelements 276 wird Leistung zuerst von dem Kondensator 275 an die Inverterschaltung 278 geliefert, wobei jedoch ein Spannungsabfall auftritt, da die Kapazität des Kondensator 275 klein eingestellt ist. Danach fließt ein Strom von der handelsüblichen Gleichstromquelle 271 in die Inverterschaltung 278. Wenn das Schaltelement 276 abgeschaltet ist, ist der einströmende Strom abgeschaltet, und die obige Resonanzspannung wird erzeugt. Wenn die von der Spule 273 und dem Kondensator 274 festgelegte Schaltungskonstante in einem vorbestimmten Bereich eingestellt ist, wird diese Resonanzspannung höher als die Spannung über dem Kondensator 275 mit der Glättungsfunktion. Daher fließt ein Strom in dem Kondensator 275 aufgrund der als eine Leistungsquelle dienenden Resonanzspannung. Mit diesem Vorgang fließt ein Eingangsstrom sogar in einem Zeitraum, bei dem die Eingangswechselspannung niedrig ist, wodurch ein hoher Eingangsleistungsfaktor und eine Verringerung der Eingangsstromverzerrung verwirklicht wird.
Als eine weitere herkömmliche Vorrichtung ist die in der japanischen Patentanmeldung KOKAI-Veröffentlichungsnummer 2-75200 offenbarte Vorrichtung (hier nachstehend als Stand der Technik 2 bezeichnet) bekannt.
Wie es in 51 gezeigt ist, umfasst diese Vorrichtung ein Paar von Schaltvorrichtungen 285 und 286, die zwischen den Ausgangsanschlüssen eines Gleichrichters 284 zum Empfangen einer Ausgabe von einer Wechselstromquelle 282 über einer Hochfrequenzblockiervorrichtung 283 angeordnet sind. Dioden 287 und 288 zum Liefern von Strömen in entgegengesetzte Richtungen sind parallel mit den Schaltvorrichtungen 285 und 286 verbunden. Zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren 289 und 290 sind mit den Schaltvorrichtungen 285 und 286 parallel geschaltet. Die Kapazität eines Kondensators 290 wird größer als diejenige des anderen Kondensators 289 eingestellt. Eine Diode 291 ist zu dem Kondensator 289 parallel geschaltet, der eine relative kleine Kapazität aufweist. Eine Reihenschaltung eines Induktors 292 und einer Entladungslampe 293 ist zwischen dem Knoten des Paars von Schaltvorrichtungen 285 und 286 und dem Knoten der Kondensatoren 289 und 290 verbunden. Außerdem ist ein Kondensator 294 zwischen den Enden der Fäden der Entladungslampe 293 verbunden.
Gemäß dem Stand der Technik 2 wird in dem An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 285 ein Strom an den Induktor 292 und die Entladungslampe 293 über die Schaltvorrichtung 285 mittels einer Ausgabe von dem Gleichrichter 284 geliefert, und der Kondensator 290 und mit einer großen Kapazität geladen. In dem Intervall zwischen dem Moment, bei dem die Schaltvorrichtung 285 abgeschaltet wird, und dem Moment, bei dem die andere Schaltvorrichtung 286 angeschaltet wird, wird ein Strom an den Kondensator 290 und die Diode 288 durch Verwenden der in den Induktor 292 gespeicherten Energie geliefert. Wenn die Schaltvorrichtung 286 angeschaltet wird, werden die Ladungen in dem Kondensator 290 über die Schaltvorrichtung 286, den Induktor 292 und die Entladungslampe 293 entladen. In dem nachfolgenden Intervall zwischen dem Moment, bei dem die Schaltvorrichtung 286 abgeschaltet wird, und dem Moment, bei dem der andere Kondensator 275 angeschaltet wird, wird ein Strom an den Kondensator 289 mit einer kleinen Kapazität und die Diode 287 durch Verwenden der in dem Induktor 292 gespeicherten Energie geliefert.
Auf diese Art und Weise fließt ein Hochfrequenzwechselstrom in der Entladungslampe 293. Außerdem fließt in dem An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 285 ein Strom, um den Kondensator 290 mit einer großen Kapazität zu laden, um den Eingangsstrom dazu zu bringen, sich einer Sinuswelle zu nähern.
Beim Stand der Technik 1 erscheint es jedoch schwierig, einen ausreichenden Glättungsvorgang durchzuführen oder eine ausreichende Verringerung in der Eingangsstromverzerrung zu erhalten. Dies liegt daran, da ein von der Wechselstromquelle 271 in die Inverterschaltung 278 fließender Strom Null oder sehr klein nahe an einem Nulldurchgang der Wechselstromquelle 271 ist, und eine hohe Resonanzspannung nicht erhalten werden kann. Genauer gesagt kann, wenn ein ausreichender Glättungsvorgang von dem Kondensator 275 durchzuführen ist, kein Eingangsstrom nahe einem Nulldurchgangspunkt der Wechsel stromquelle 271 geliefert werden, und eine hohe Resonanzspannung kann aufgrund des obigen Grunds nicht erhalten werden. Während dieses Zeitraums kann von der Wechselstromquelle 271 kein Eingangsstrom geliefert werden. Daher kann keine ausreichende Verringerung der Eingangsstromverzerrung erhalten werden. Wenn die Spannung des Kondensators 275 nahe einem Nulldurchgangspunkt der Wechselstromquelle 271 abfällt, kann keine ausreichend geglättete Spannung erhalten werden. Wie es oben beschrieben ist, kann bei dem Stand der Technik 1, wenn die Schaltungskonstante eingestellt ist, um eine Verringerung in der Eingangsstromverzerrung zu erhalten, die Eingangsspannung nicht ausreichend geglättet werden. Aus diesem Grund steigt die Puls-Artigkeit (pulsation) eines Lampenstroms an, um eine Verringerung in der Lichtausbeute oder einen Anstieg in den Lichtwelligkeit zu verursachen.
Außerdem erscheint gemäß dem Stand der Technik 1, wenn die Resonanzspannung erzeugt wird, eine Hochfrequenzwelligkeitsspannung auf der Wechselstromquellenseite. Folglich ist zusätzlich zu dem Induktor 273 und dem Kondensator 274 ein besonderes Filter zum Verringern der Welligkeitsspannung erforderlich.
Gemäß dem Stand der Technik 2 kann in einem Zeitraum, in dem der Spitzenwert einer Ausgangsspannung von dem Gleichrichter 284 Null oder nahe Null ist (einem Zeitraum, bei dem die pulsierende Ausgangsspannung von dem Gleichrichter 284 Null oder nahe Null ist), kein Eingangsstrom geliefert werden. In diesem Zeitraum entlädt sich eine Ladung des Kondensators 290 mit einer großen Kapazität. Daher wird in diesem Zeitraum nur ein Entladestrom von dem Stromkondensator 290 zusammen mit einem regenerativen Strom, der durch die auf dieser Entladung basierenden Energie erzeugt und in dem Induktor 292 gespeichert wird und über die Diode 291 fließt, vorliegen. Ein derartiges Phänomen tritt auf, weil die Spannung über eine Reihenschaltung der Kondensatoren 289 und 290 größer als die Ausgangsspannung von dem Gleichrichter 284 in diesem Zeitraum ist. Wie es oben beschrieben ist, kann gemäß dem Stand der Technik 2 für einen Zeitraum kein Eingangsstrom von der handelsüblichen Leistungsquelle 282 (Gleichrichter 284) geliefert werden, was zu einer unzureichenden Verringerung in der Eingangsstromverzerrung führt.
Die EP 0 352 703 A offenbart eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gemäß diesem Stand der Technik sind ein Induktor und eine Entladungslampe in Reihe geschaltet.
Die EP 0 492 715 A offenbart eine weitere Invertervorrichtung, die einen hohen Eingangsleistungsfaktor erreicht, wobei höhere Oberschwingungen beschränkt werden, so dass sie niedrig sind. Gemäß diesem Stand der Technik wird eine pulsierende, durch einen Gleichrichter gelieferte Gleichspannung durch einen Induktor an einen Glättungskondensator und an einen mit einem Ausgangsende des Gleichrichters verbundene Inverterschaltungsabschnitt bereitgestellt, der parallel geschaltet ist, wobei eine geglättete Gleichspannung von dem Glättungskondensator durch den Induktor an den Inverterschaltungsabschnitt geliefert wird, und eine Hochfrequenzspannung aus der Vorrichtung als Reaktion auf einen An- und Aus-Operation eines Schaltmittels in der Inverterschaltungsabschnitt bereitgestellt wird.
Die Erfindung wurde durchgeführt, um die obigen Probleme zu lösen, und hat als ihre Aufgabe, eine neue und verbesserte Leistungsversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die die Puls-Artigkeit eines Ausgangsstroms durch Glätten einer Eingangsspannung verringert, den Eingangsleistungsfaktor verbessert und die Oberschwingung eines Eingangsstroms verringert.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die auf einer Verbesserung der obigen Leistungsversorgungsvorrichtung basiert und zuverlässig eine Resonanzspannung mit einer relativ einfachen Anordnung steuert, um beispielsweise den Spitzenwert der Resonanzspannung konstant zu machen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die zuverlässig eine Verringerung in der Eingangsstromverzerrung zusätzlich zu den obigen Wirkungen erreichen kann.
Die obigen Aufgaben werden von einer Entladungslampen-Lichtvorrichtung gemäß Anspruch 1 erreicht. Weitere Ansprüche beziehen sich auf unterschiedliche vorteilhafte Aspekte der Erfindung.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung gibt es eine Leistungsversorgungsvorrichtung mit einer Gleichrichtungsvorrichtung zum Gleichrichten einer Ausgangsspannung von einer Wechselstromquelle und zum Ausgeben einer nichtgeglätteten Gleichspannung, einem Paar von Schaltvorrichtungen, die zueinander in Reihe zueinander zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung verbunden sind und abwechselnd bei einer Frequenz höher als eine Frequenz einer Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung an- und ausgeschaltet werden, einer Reihenschaltung eines ersten Kondensator und eines Induktors, die zwischen zwei Anschlüssen der ersten Schaltungsvorrichtung verbunden ist und einen Glättungsvorgang mit Bezug auf die Frequenz der Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung durchführt, einem zweiten Kondensator, um eine Resonanz in Zusammenarbeit mit dem Induktor in Übereinstimmung mit An/Aus-Operationen des Paars von Schaltvorrichtungen zu verursachen, und einer Ausgangsschaltung zum Erhalten einer Hochfrequenzausgabe auf der Grundlage der von dem Induktor und dem zweiten Kondensator verursachten Resonanz.
Erfindungsgemäß kann als eine Schaltvorrichtung beispielsweise ein Feldeffekttransistor verwendet werden. In diesem Fall kann eine parasitäre Diode, die notwendigerweise in dem Feldeffekttransistor aufgrund seiner Anordnung enthalten ist, verwendet werden, um zu ermöglichen, dass ein umgekehrter Strom durchläuft. Alternativ kann eine Schaltvorrichtung hauptsächlich durch ein Schaltelement ohne eine parasitäre Diode zwischen dem Kollektor und dem Emitter, wie beispielsweise ein bipolarer Transistor, aufgebaut sein. In diesem Fall ist eine Diode zwischen dem Kollektor und dem Emitter parallel geschaltet, wobei die Leitungsrichtung umgekehrt ist. Wenn jedoch auf eine Diode zwischen dem Emitter und der Basis aufgrund der Anordnung der Basisschaltung des Transistors verbunden ist, kann diese Diode verwendet werden, um es einem Umkehrstrom zu ermöglichen, durchzulaufen.
Außerdem werden bei der Erfindung gemäß der obigen Beschreibung das Paar von Schaltvorrichtungen abwechselnd an/ausgeschaltet. In dem Intervall von dem An-Zustand zu dem Aus-Zustand einer Schaltvorrichtung und von dem Aus-Zustand in den An-Zustand der anderen Schaltvorrichtung kann es jedoch einen Zeitraum geben oder nicht, bei der beide Schaltvorrichtungen in den Aus-Zustand gesetzt sind. Die Schaltfrequenz des Paar von Schaltvorrichtungen ist höher als die Frequenz einer Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung, vorzugsweise einige kHz oder mehr und noch bevorzugter 20 kHz oder mehr, was oberhalb der hörbaren Frequenzen ist.
Bei der Erfindung bedeutet "in einer seriellen Verbindungsform" oder "in einer parallelen Verbindungsform", dass eine Verbindung eines gegebenen elektrischen Komponente mit oder ohne die Vermittlung einer weiteren elektrischen Komponente durchgeführt wird.
Außerdem kann der zweite Kondensator zum Bilden einer Resonanzschaltung zusammen mit dem Induktor an einer beliebigen Position angeordnet sein, solange die Resonanzschaltung gebildet werden kann. Beispielsweise kann der zweite Kondensator mit einer Reihenschaltung der zweiten Schaltvorrichtung und dem Induktor in einer parallelen Verbindungsform oder kann zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung verbunden sein. Alternativ kann ein Teil oder der gesamte zweite Kondensator zwischen einem Ausgangsanschluss der Gleichrichtungsvorrichtung und dem Paar von Schaltvorrichtungen verbunden sein.
Außerdem kann bei der Erfindung jede Art von Induktor verwendet werden, solange wie er mit dem zweiten Kondensator mitschwingen kann. Beispielsweise kann ein Drosselspule, ein Transformator oder dergleichen verwendet werden. (Die obige Beschreibung findet auf die folgenden Aspekte der Erfindung Anwendung.)
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Leistungsversorgungsvorrichtung mit einer Gleichrichtungsvorrichtung zum Gleichrichten einer Ausgangsspannung von einer Wechselstromquelle und zum Ausgeben einer nichtgeglätteten Gleichspannung, einem Paar von Schaltvorrichtungen, die zueinander in einer seriellen Verbindungsform zwischen dem Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung verbunden sind und abwechselnd mit einer Frequenz an/ausgeschaltet werden, die höher als eine Frequenz einer Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung ist, einem ersten Kondensator, der eine relativ große Kapazität aufweist und mit einer Schaltvorrichtung in einer parallelen Verbindungsform verbunden ist, einem zwischen einer Schaltvorrichtung und dem ersten Kondensator eingefügtem Induktor und einem zweiten Kondensator, der eine kleinere Kapazität als diejenige des ersten Kondensators aufweist, und eine Resonanzschaltung zusammen mit der anderen Schaltvorrichtung und dem Induktor in einem An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung bildet, bereitgestellt.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung des ersten und zweiten Aspekts ferner ein Schaltsteuermittel zum An/Ausschalten der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz, das imstande ist, ein Verhältnis der An-Zeiträume der Schaltvorrichtungen zu ändern.
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung des ersten oder zweiten Aspekts ferner ein Schaltsteuermittel zum An/Abschalten der ersten und zweiten Schaltvorrichtung mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz, das imstande ist, ein Verhältnis der An-Zeiträume der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen zu ändern, wobei das Schaltsteuermittel den An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung verkürzt, wenn ein in jedem halben Zyklus ausgegebener Spitzenwert der Spannung von der Wechselstromquelle groß ist, und den An-Zeitraum verlängert, wenn der Spitzenwert klein ist.
Bei der Erfindung kann der An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung kontinuierlich oder schrittweise in Übereinstimmung mit dem Spitzenwert geändert werden.
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung des ersten und zweiten Aspekts ferner ein Schaltsteuermittel, das imstande sind, die An/Aus-Frequenz der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen zu ändern.
Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung werden bei der Leistungsversorgungsvorrichtung des fünften Aspekts die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen mit einer relativ niedrigen Frequenz in einem Zeitraum an/ausgeschaltet, der einem kleinen Spitzenwert einer Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung entspricht, und werden mit einer relativen hohen Frequenz an/ausgeschaltet, wenn der Spitzenwert ansteigt.
Gemäß dem siebenten Aspekt der Erfindung ist bei der Leistungsversorgungsvorrichtungen einer der ersten bis sechsten Aspekte der zweite Kondensator mit der anderen Schaltvorrichtung verbunden und der Induktor in einer parallelen Verbindungsform.
Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung ist bei der Leistungsversorgungsvorrichtung einer der ersten bis sechsten Aspekte der zweite Kondensator zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung angeordnet.
Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung ist bei der Leistungsversorgungsvorrichtung einer der ersten bis sechsten Aspekte der zweite Kondensator zwischen zumindest einem Ausgangsanschluss der Gleichrichtungsvorrichtung und dem Paar von Schaltvorrichtungen angeordnet, und eine Diode ist parallel mit dem zweiten Kondensator verbunden, um die gleiche Polarität wie die Ausgangspolarität der Gleichrichtungsvorrichtung aufzuweisen.
Bei der Erfindung kann der zweite Kondensator aus zwei oder mehr Kondensatoren gebildet werden, und diese Kondensatoren können jeweils zwischen den positiven und negativen Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung und dem Paar von Schaltvorrichtungen angeordnet sein.
Ein Element, das ermöglicht, dass ein Resonanzstrom durchläuft, ist zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung erforderlich. Als ein derartiges Element wird im allgemeinen ein Kondensator verwendet, um eine Hochfrequenzwelle durchlaufen zu lassen, wobei jedoch ein besonderes Element verwendet werden kann.
Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung ist bei der Leistungsversorgungsvorrichtung des fünften oder sechsten Aspekts eine Impedanzschaltung, deren Impedanz sich mit einem Anstieg in der Frequenz verringert, in der Ausgangsschaltung angeordnet.
Gemäß dem elften Aspekt der Erfindung ist bei der Leistungsversorgungsvorrichtung einer der ersten bis zehnten Aspekte die Ausgangsschaltung zwischen den Ausgangsanschlüssen des Induktors angeordnet, um Leistung an die Last zu liefern, und eine Primärwicklung eines Transformators ist zwischen einer Last in einer Seriellen Verbindungsform verbunden, sodass die Ansteuersteuerung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen durch eine Ausgabe von einer Sekundärwicklung des Transformators durchgeführt wird.
Gemäß dem zwölften Aspekt der Erfindung umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung einer der ersten bis elften Aspekte ferner eine Entladungslampe als eine Last.
Gemäß dem dreizehnten Aspekt der Erfindung ist bei der Leistungsversorgungsvorrichtung des zwölften Aspekts der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in einem vorbestimmten Zeitraum bei einem Startvorgang der Entladungslampe länger als derjenige in einem An-Zeitraum der Lampe eingestellt.
Gemäß dem vierzehnten Aspekt der Erfindung wird bei der Leistungsversorgungsvorrichtung einer der ersten bis dreizehnten Aspekte mindestens die Entladungslampe als eine Last an einer Beleuchtungsbefestigungskörper angebracht.
Gemäß dem fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt mit einer Gleichrichtungsvorrichtung zum Gleichrichten einer Wechselspannung und zum Ausgeben einer nichtgeglätteten Gleichspannung, ersten und zweiten Schaltvorrichtungen, die zueinander in einer seriellen Verbindungsform verbunden sind und abwechselnd an/ausgeschaltet werden, um eine Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung mit einer Frequenz umzuschalten, die höher als eine Frequenz einer Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung ist, einen mit der ersten Schaltvorrichtung in einer parallelen Verbindungsform verbundenen ersten Kondensator, wobei der erste Kondensator durch eine Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung über die zweite Schaltvorrichtung in einem An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung geladen wird, um einen Glättungsvorgang mit Bezug auf die Frequenz der Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung und Entladungen über die erste Schaltvorrichtung in einem An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung durchzuführen, einen Induktor, der zwischen einem Knoten der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen und dem ersten Kondensator eingefügt ist, und ermöglicht, dass ein Ladestrom von dem ersten Kondensator durchläuft, einen zweiten Kondensator, um eine Resonanz zusammen mit dem Induktor in Übereinstimmung mit den An/Aus-Operationen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen zu verursachen, eine Steuereinheit zum Steuern des An-Zeitraums der ersten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Wert eines Entladestroms, der von dem ersten Kondensator entladen wird und in der ersten Schaltvorrichtung fließt, um einen Wert einer Resonanzspannung zu steuern, die von dem Induktor und dem zweiten Kondensator erzeugt wird, und eine Ausgangsschaltung zum Erhalten einer Hochfrequenzausgabe auf der Grundlage der von dem Induktor und dem zweiten Kondensator verursachten Resonanz.
Gemäß dem sechzehnten Aspekt der Erfindung wird eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt mit einer mit einer Wechselstromquelle verbundenen Gleichrichtungsvorrichtung, ersten und zweiten Schaltvorrichtungen, die zueinander in einer seriellen Verbindungsform zwischen einem Paar von Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung verbunden sind und mit einer Frequenz höher als einer Ausgangsfrequenz der Gleichrichtungsvorrichtung an/ausgeschaltet werden, einer Reihenschaltung eines ersten Kondensators mit einer relativ großen Kapazität und einem Induktor, wobei die Reihenschaltung mit der ersten Schaltvorrichtung in einer parallelen Verbindungsform verbunden ist, einem zweiten Kondensator mit einer relativ kleinen Kapazität, der angeordnet ist, um eine Resonanzschaltung zusammen mit dem Induktor in Übereinstimmung mit An/Aus-Operationen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen zu bilden, einer Steuereinheit, die Stromerfassungsmittel zum Erfassen eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Stroms aufweist und einen An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Erfassungssignal von dem Stromerfassungsmittel steuert, und eine Ausgangsschaltung zum Erhalten einer Hochfrequenzsausgabe auf der Grundlage der von dem Induktor und dem zweiten Kondensator verursachten Resonanz.
Der erste Kondensator bei der Erfindung führt ebenfalls einen Glättungsvorgang mit Bezug auf die Ausgangsfrequenz der Gleichrichtungsvorrichtung durch. Außerdem ist der zweite Kondensator angeordnet, um eine Resonanzschaltung zusammen mit dem Induktor zu bilden. In diesem Fall kann ähnlich dem neunzehnten Aspekt der zweite Kondensator an jeder Position angeordnet sein, solange eine Resonanzschaltung gebildet werden kann.
Gemäß dem siebzehnten Aspekt der Erfindung steuert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung des fünfzehnten oder sechzehnten Aspekts die Steuereinheit der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung, sodass ein Spitzenwert eines Entladestroms, der von dem ersten Kondensator entladen wurde und in der ersten Schaltvorrichtung fließt, einen vorbestimmten Wert annimmt.
Gemäß dem achtzehnten Aspekt der Erfindung steuert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung des fünfzehnten oder sechzehnten Aspekts die Steuereinheit den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung, sodass ein Integralwert einer von dem ersten Kondensator über den Induktor und der ersten Schaltvorrichtung entladene Entladestrom einen vorbestimmten Wert annimmt.
Bei der Erfindung steigt ein Entladestromwert von dem ersten Kondensator in Übereinstimmung mit einer durch die Spannung des ersten Kondensators, dem Induktor und der Impedanz der Last bestimmten Neigung an. Aus diesem Grund kann durch Steuern des Integralwerts des Entladestroms auf einem vorbestimmten Wert der Stromwert in der ersten Schaltvorrichtung während eines Aus-Zeitraums gemeistert werden. Bei der Erfindung wird als ein Mittel zum Steuern des Integralwerts auf den vorbestimmten Wert beispielsweise ein sättigbarer Stromtransformator verwendet. Diese Steuerung kann durchgeführt werden, indem die erste Schaltvorrichtung in einem An-Zustand gehalten wird, bis der sättigbare Stromtransformator gesättigt ist. Dieses Mittel kann jedoch durch ein Stromerfassungsmittel und ein Integrationsmittel zum Integrieren einer Ausgabe von dem Stromerfassungsmittel gebildet werden. Alternativ kann ein Zeitraum, währenddessen ein Entladestrom zu der ersten Schaltvorrichtung fließt, erfasst werden.
Gemäß dem neunzehnten Aspekt der Erfindung steuert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung des fünfzehnten Aspekts die Steuereinheit den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung derart, sodass ein Anfangswert eines in der zweiten Schaltvorrichtung fließenden Resonanzstroms einen vorbestimmten Wert annimmt.
Gemäß dem zwanzigsten Aspekt der Erfindung ändert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der siebzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit einen vorbestimmten Wert eines Stromwerts zum Bestimmen des An- Zeitraums der ersten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit Spannungswerten über die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen.
Gemäß dem einundzwanzigsten Aspekt der Erfindung schaltet bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit die zweite Schalteinrichtung, nachdem ein Strom darin fließt, für einen vorbestimmten Zeitraum ab.
Gemäß dem zweiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung schaltet bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit die zweite Schaltvorrichtung in einem vorbestimmten Zeitraum ab, nachdem ein Spitzenabschnitt eines von dem Induktor und dem zweiten Kondensator erzeugten Resonanzstroms in der zweiten Schaltvorrichtung fließt.
Gemäß dem dreiundzwanzigsten Aspekt der Erfindung schaltet bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit die zweite Schaltvorrichtung ab, nachdem mindestens ein Eingangsoder Ausgangsstrom in der Gleichrichtungsvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum fließt.
Bei den einundzwanzigsten bis dreiundzwanzigsten Aspekten der Erfindung kann ein "vorbestimmter Zeitraum" durch Erfassen einer Zeit oder des Integralwerts eines Stroms erfasst werden. Außerdem kann der vorbestimmte Zeitraum in Übereinstimmung der Wechselspannung, der Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung, der Ausgangsspannung von der Ausgangsschaltung oder dergleichen geändert werden.
Gemäß dem vierundzwanzigsten Aspekt der Erfindung steuert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Spannungswert, der einer Spannung über den ersten Kondensator entspricht.
In diesem Fall bedeutet "in Übereinstimmung mit einem Spannungswert, der einer Spannung über den ersten Kondensator entspricht", dass eine Steuerung nicht nur in Übereinstimmung mit der Spannung über der ersten Kondensator direkt sondern ebenfalls in Übereinstimmung mit der Spannung über den ersten Kondensator indirekt, z. B. in Übereinstimmung mit den Spannungen über den ersten und zweiten Kondensatoren durchgeführt werden kann.
Gemäß dem fünfundzwanzigsten Aspekt der Erfindung steuert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Wechselspannungswert.
Gemäß dem sechsundzwanzigsten Aspekt der Erfindung steuert bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis neunzehnten Aspekte die Steuereinheit den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von der Ausgangsschaltung.
Bei der Erfindung bedeutet "eine Ausgabe von der Ausgangsschaltung" eine Ausgangsleistung, eine Spannung oder ein Strom. Außerdem kann, wenn eine Entladungslampe als eine Last verbunden ist, die Leistung, die Lampenspannung oder der Lampenstrom dieser Entladungslampe verwendet werden. Gemäß dem siebenundzwanzigsten Aspekt der Erfindung umfasst die Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem der fünfzehnten bis sechundzwanzigsten Aspekte eine Entladungslampe als eine Last.
Gemäß dem achtundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird die Leistungsvorrichtung des siebenundzwanzigsten Aspektes als eine Ladungslampen-Lichtvorrichtung bereitgestellt, wobei die Entladungslampe als die Last an einem Beleuchtungsbefestigungskörper angebracht ist.
Gemäß dem neunundzwanzigsten Aspekt der Erfindung wird eine Leistungsversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die erste und zweite Schaltelemente umfasst, die in Reihe mit einer Ausgangsseite des Gleichrichtungsmittels verbunden sind, eine durch Glättungskondensatormittel mit einer relativen großen Kapazität gebildete Schaltung und ein Induktionsmittel, mit der eine Last verbunden ist, wobei die Schaltung in Reihe mit einem der ersten und zweiten Schaltelemente verbunden ist, und Resonanzkondensatormittel, die eine Kapazität kleiner als diejenige der Glättungskondensatormittel aufweist, zum Bilden eines Resonanzsystems in Zusammenarbeit mit dem Induktionsmittel.
Bei den Leistungsversorgungsvorrichtungen gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt wird eine nichtgeglättete Gleichspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung von dem ersten Kondensator geglättet. Außerdem wird durch Verwenden des Effekts einer Resonanzspannung, die durch eine von dem zweiten Kondensator und dem Induktor gebildete Resonanzschaltung erzeugt wird, die Spannung des ersten Kondensators niedriger als die von der Gleichrichtungsvorrichtung gleichgerichtete nichtgeglättete Gleichspannung während eines Zeitraums des Schaltens des Paares von Schaltvorrichtungen eingestellt. Mit diesem Vorgang wird ein Eingangsstrom sogar in einem Zeitraum gewährleistet, bei dem der Spitzenwert einer Spannung von der Wechselstromquelle (gleichgerichtete nichtgeglättete Gleichspannung) niedrig ist, wodurch der Eingangsleistungsfaktor verbessert wird, eine Verringerung in der Eingangsstromverzerrung erzielt wird und die harmonischen Wellen bzw. Oberschwingungen des Eingangsstroms verringert werden.
Außerdem werden bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem dritten Aspekt die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz an/ausgeschaltet, und das Verhältnis der An-Zeiträume dieser Schaltvorrichtungen kann geändert werden. Durch Ändern der An-Zeiträume kann die Resonanzamplitude geändert und die Ausgangsspannung eingestellt werden. Da außerdem die Schaltfrequenz im wesentlichen konstant ist, kann ein Anstieg im Schaltverlust verglichen mit einer Vorrichtung unterdrückt werden, bei der die Schaltfrequenz erhöht wird.
Außerdem kann bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem vierten Aspekt das Verhältnis der An-Zeiträume der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen geändert werden. Der An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung wird verkürzt, wenn der Spitzenwert einer Spannungsausgabe von der Wechselstromquelle für jeden Halbzyklus groß ist und umgekehrt. Durch Ändern des Verhältnisses der An-Zeiträume kann die Ausgangsspannung wie bei dem vierten Aspekt eingestellt werden. Außerdem kann eine ausreichend geglättete Ausgangsspannung durch Ändern des An-Zeitraums einer Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Spitzenwert einer Spannungsausgabe von der Wechselstromquelle für jeden Halbzyklus erhalten werden.
Bei den Leistungsversorgungsvorrichtungen gemäß den fünften und siebenten Aspekten kann durch Ändern der Schaltfrequenz der absolute An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung geändert werden, und die Ausgabe kann geändert werden, wie es aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem siebenten Aspekt kann, da der zweite Kondensator mit der anderen Schaltvorrichtung verbunden und der Induktor in einer parallelen Verbindungsform ist, die Aufgabe mit einer einfachen Anordnung erreicht werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem achten Aspekt kann, da der zweite Kondensator zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung verbunden ist, die Aufgabe mit einer einfachen Anordnung erreicht werden, die der Vorrichtung gemäß dem siebenten Aspekt ähnlich ist.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem neunten Aspekt kann, da der zweite Kondensator zwischen der Gleichrichtungsvorrichtung und dem Paar von Schaltvorrichtungen verbunden ist, die Aufgabe mit einer einfachen Anordnung erreicht werden, die der Vorrichtung gemäß dem siebenten Aspekt ähnlich ist.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem zehnten Aspekt umfasst die Ausgangsschaltung die Impedanzschaltung, deren Impedanz mit einem Anstieg in der Frequenz abfällt. Sogar falls die Schwingungsfrequenz erhöht wird, kann daher die Impedanz einer Route zum Verwirklichen einer Verringerung der Verzerrung niedrig gehalten und ein ausreichender Resonanzstrom erhalten werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem elften Aspekt kann, da der Ansteuertransformator die Schwingung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen bei Entfernung einer Last anhält, ein Anstieg in der Beanspruchung an den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen verhindert werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung als eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung gemäß dem zwölften Aspekt kann, da eine Entladungslampe als eine Last verwendet wird, die Pulsation einer Ausgabe verringert und die Lichtausbeute verbessert werden, wodurch die Lichtwelligkeit verringert wird.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung als eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung gemäß dem dreizehnten Aspekt wird, da der An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung in einem vorbestimmten Zeitraum kürzer als derjenige in dem Lampen-An-Zeitraum bei einem Startvorgang der Entladungslampe eingestellt wird, die Entladungslampe gestartet, nachdem die Fäden ausreichend vorgewärmt wurden. Daher kann eine Verkürzung der Nutzungsdauer der Entladungslampe verhindert werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung als eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem vierzehnten Aspekt wird, da eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung an dem Befestigungskörper angebracht ist, die Lichtausbeute verbessert, und die Pulsation eines Lampenstroms kann verringert werden, wodurch einen Verringerung in der Lichtwelligkeit erzielt wird.
Bei den Leistungsversorgungsvorrichtungen gemäß den fünfzehnten und sechzehnten Aspekten wird der erste Kondensator durch eine Ausgabe von der Gleichrichtungsvorrichtung geladen, und eine geglättete Gleichspannung mit einem Wert, der kleiner als der Spitzenwert einer nichtgeglätteten Gleichspannung ist, wird gehalten. Außerdem erzeugt eine Resonanzschaltung, die von dem zweiten Kondensator und dem Induktor gebildet wird, eine Resonanzspannung in Übereinstimmung mit einem Schalten der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen. Diese Resonanzschaltung wirkt, um einen Zeitraum zu bilden, bei dem die von der Gleichrichtungsvorrichtung betrachtete Lastspannung niedriger als die nichtgeglättete Gleichspannung im wesentlichen während der gesamten Periode eines Zyklusses der nichtgeglätteten Gleichspannung ist. Mit diesem Vorgang wird ein Eingangsstrom von der Wechselstromquelle (ein Ladungsstrom fließt in dem ersten Kondensator) sogar in einem Zeitraum sichergestellt, bei dem der Spitzenwert der nichtgeglätteten Gleichspannung niedrig ist, wodurch der Eingangsleistungsfaktor verbessert wird, eine Verringerung in der Eingangsstromverzerrung erzielt wird und die harmonischen Wellen des Eingangsstroms verringert werden. Außerdem wird die Resonanzspannung durch Steuern des An-Zeitraums der ersten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit dem Wert eines Entladestroms gesteuert, der von dem ersten Kondensator entladen wird und in der ersten Schaltvorrichtung fließt. Beispielsweise wird der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung, die den Betrag einer Resonanzspannung bestimmt, gesteuert, sodass der Spitzenwert eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Stroms einen vorbestimmten Wert annimmt. Mit diesem Vorgang wird, wie es mit Bezug auf 23A und 23B beschrieben wird, die Resonanzspannung gesteuert, um konstant zu sein. Als Ergebnis können die Werte der an das Paar von Schaltvorrichtungen angelegten Spannungen gesteuert werden, um einen Durchschlag der Schaltvorrichtungen zu verhindern, wodurch die Verwendung von Schaltvorrichtungen ermöglicht wird, die relativ niedrige Durchschlagsspannungen aufweisen.
Außerdem kann durch Ändern des vorbestimmten Werts zum Bestimmen des An-Zeitraums der Ausgangsspannungswert beliebig geändert werden, und der geänderte Spannungswert kann konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem siebzehnten Aspekt können, da der An-Zeitraum der erste Schaltvorrichtung gesteuert wird, sodass der Spitzenwert eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Stroms einen vorbestimmten Wert annimmt, die gleichen Wirkungen wie diejenigen der fünfzehnten und sechzehnten Aspekte erhalten werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem achtzehnten Aspekt wird der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung gesteuert, sodass der Integralwert eines Entladestroms einen vorbestimmten Wert annimmt. Mit diesem Vorgang können im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des 17-ten Aspekts erhalten werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem neunzehnten Aspekt wird der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung gesteuert, sodass der Anfangswert eines in der zweiten Schaltvorrichtung fließenden Resonanzstroms einen vorbestimmten Wert annimmt. Daher kann in diesem Fall ebenfalls ein in die Resonanzschaltung fließender Strom, der einen Resonanzspannung bestimmt, konstant gemacht werden, um den Resonanzspannungswert zu steuern, um konstant zu sein. Bei der Erfindung basiert die Steuerung auf dem Wert eines zuvor bei der ersten Schaltvorrichtung fließenden Entladestroms und diese wird somit mit einer Verzögerung durchgeführt. Wenn jedoch diese Verzögerung auf z. B. einen Zyklus einer Hochfrequenzwelle verkürzt wird, stellen sich keine praktischen Probleme.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem zwanzigsten Aspekt wird der Wert eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Stroms, der den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung bestimmt, in Übereinstimmung mit den Spannungswerten über die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen geändert. Beispielsweise wird der erfasste Strom oder ein mit diesem erfassten Strom zu vergleichendes Bezugssignal geändert. Mit diesem Vorgang können die Spannungswerte über die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem einundzwanzigsten Aspekt fließt, da die zweite Schaltvorrichtung abgeschaltet wird, nachdem ein Strom darin für einen vorbestimmten Zeitraum fließt, ein Ladungsstrom zuverlässig von der Gleichrichtungsvorrichtung zu dem ersten Kondensator. Daher kann eine Verringerung in der Eingangsstromverzerrung erzielt werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem zweiundzwanzigsten Aspekt fließt, da die zweite Schaltvorrichtung einen vorbestimmten Zeitraum abgeschaltet wird, nachdem ein Spitzenabschnitt eines Resonanzstroms fließt, ein Ladungsstrom zuverlässig von der Gleichrichtungsvorrichtung zu dem ersten Kondensator für den vorbestimmten Zeitraum, nachdem der Spitzenabschnitt fließt. Daher können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des einundzwanzigsten Aspekts erhalten werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem dreiundzwanzigsten Aspekt können, da ein Eingangs/Ausgangsstrom in der Gleichrichtungsvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum fließt, die gleichen Wirkungen wie diejenigen der einundzwanzigsten und zweiundzwanzigsten Aspekte erhalten werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem vierundzwanzigsten Aspekt wird zusätzlich zu den Vorgängen bei den fünfzehnten bis neunzehnten Aspekten der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Spannungswert gesteuert, der der Spannung über dem ersten Kondensator entspricht, um die Ladungsmenge des ersten Kondensators zu steuern. Daher kann die Spannung über den ersten Kondensator konstant gemacht werden. Mit diesem Vorgang kann, sogar wenn sich die Leistungsquellenspannung verändert, die Spannung des ersten Kondensators konstant gemacht werden, und die an die Last angelegte Spannung kann ebenfalls konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem fünfundzwanzigsten Aspekt kann, da der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Wechselstromquellenspannung gesteuert wird, die Spannung über den ersten Kondensator durch Steuern der Ladungsmenge des ersten Kondensators konstant gemacht werden. Mit diesem Vorgang kann, sogar wenn sich die Leistungsquellenspannung verändert, die Spannung über den ersten Kondensator konstant gemacht werden, und die an die Last angelegte Spannung kann ebenfalls konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem sechsundzwanzigsten Aspekt wird die Ladungsmenge des ersten Kondensators durch Steuern des An-Zeitraums der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von der Ausgangsschaltung gesteuert, wodurch die Spannung über den ersten Kondensator konstant gemacht wird. Mit diesem Vorgang kann, sogar wenn sich die Last verändert, die Spannung über den ersten Kondensator konstant gemacht werden, und die an die Last angelegte Spannung kann ebenfalls konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung als eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung gemäß dem siebenundzwanzigsten Aspekt wird eine Entladungslampe als eine Last verwendet. Daher wird zusätzlich zu den Wirkungen der Leistungsversorgungsvorrichtung die Pulsation der Ausgabe verringert, die Lichtausbeute verbessert und die Lichtwelligkeit verringert.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung als eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem achtundzwanzigsten Aspekt wird, da die Entladungslampen-Lichtvorrichtung in den Vorrichtungskörper angeordnet ist, die Lichtausbeute verbessert und die Lichtwelligkeit verringert.
Bei der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß dem neunundzwanzigsten Aspekt wird eine Hochfrequenzspannung, die von dem Resonanzsystem des Resonanzkondensatormittels und dem Induktionsmittel erzeugt wird, in einer von dem Gleichrichtungsmittel gleichgerichteten Wechselspannung gebildet. Mit diesem Vorgang wird die gleichgerichtete Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung gemacht, um ein Eingangsstrom sogar in einem Zeitraum sicherzustellen, bei dem die Gleichspannung niedrig ist, wodurch Verringerungen in der Verzerrung und den harmonischen Komponenten des Eingangsstroms erzielt werden.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigen:
1 ein Schaltbild, das die erste Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine perspektivische Ansicht, die eine Anwendung der Erfindung auf eine Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
3A bis 3C Timingdiagramme, die die Signalverläufe von Strömen und eine Spannung an den jeweiligen Komponenten zeigt, um die Wirkungen der in 1 gezeigten Ausführungsform zu zeigen;
4 ein Schaltbild, das die zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 eine graphische Darstellung, die Änderungen in den An-Zeiträumen der Schaltvorrichtungen in 4 zeigt;
6A bis 6E äquivalente Schaltbilder, die den Betrieb der in 4 gezeigten Ausführungsform zeigen;
7 ein Timingdiagramm, das die Signalverläufe von Spannungen und Strömen an den jeweiligen Komponenten zeigt, um die Wirkungen der in 4 gezeigten Ausführungsformen in einem Fall zu zeigen, bei dem der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung relativ kurz eingestellt ist;
8 ein Timingdiagramm, das die Signalverläufe von Spannungen und Strömen an den jeweiligen Komponenten zeigt, um die Wirkungen der in 4 gezeigten Ausführungsform in einem Fall zu zeigen, bei dem An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung relativ lang eingestellt ist;
9 ein Timingdiagramm, das die Signalverläufe von Spannungen und von Strömen an den jeweiligen Komponenten zeigt, um die Wirkungen der in 4 gezeigten Ausführungsform in einem Fall zu zeigen, wobei der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung weiter verkürzt ist;
10 ein Schaltbild, das die dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ein Schaltbild, das die vierte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
12 eine graphische Darstellung zum Erläutern der Wirkungen der in 11 gezeigten Ausführungsform;
13 ein Schaltbild, das die fünfte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
14 ein Timingdiagramm zum Erläutern der sechsten Ausführungsform der Erfindung;
15 ein Schaltbild, das die siebente Ausführungsform der Erfindung zeigt;
16 ein Schaltbild, das die achte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
17 ein Schaltbild, das die neunte Ausführungsform der Erfindung zeigt;
18 ein Schaltbild, das die 10-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
19 ein Schaltbild, das die 11-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
20 ein Schaltbild, das die 12-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
21A bis 21E äquivalente Schaltbilder, die den Betrieb der in 20 gezeigten Ausführungsform zeigen;
22A und 22B Timingdiagramme, die die Wirkungen der in 20 gezeigten Ausführungsform zeigen;
23A und 23B Timingdiagramme, die die Wirkungen der in 20 gezeigten Ausführungsform zeigen;
24A bis 24C Timingdiagramme, die die Wirkungen der in 20 gezeigten Ausführungsform zeigen;
25A bis 25C Timingdiagramme, die die Wirkungen der in 20 gezeigten Ausführungsform zeigen;
26 ein Schaltbild, das die 13-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
27 ein Schaltbild, das die 14-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
28 eine perspektivische Ansicht, die eine Anwendung der Erfindung auf eine Beleuchtungsvorrichtung schematisch zeigt;
29 ein Schaltbild, das die 15-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
30A bis 30C Timingdiagramme, die die Signalverläufe einer Spannung über einen zweiten Kondensator und Ströme in den jeweiligen Schaltvorrichtungen in einem Fall zeigen, wobei der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in 29 relativ kurz ist;
31A bis 31C sind Timingdiagramme, die die Signalverläufe einer Spannung über den zweiten Kondensator und Ströme in den jeweiligen Schaltvorrichtungen in einem Fall zeigen, wobei der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in 29 relativ lang ist;
32 ein Timingdiagramm, das eine Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung in 29 zeigt;
33 ein Timingdiagramm, das einen Laststrom in 29 zeigt;
34 ein Schaltbild, das die 16-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
35 ein Schaltbild, das die 17-te Ausführungsform der Erfindung zeigt,
36 ein Schaltbild, das den Signalverlauf eines Stroms bei der zweiten Schaltvorrichtung in einem Fall zeigt, wobei die Spannung zwischen den Ausgangs anschlossen der Gleichrichtungsvorrichtung relativ hoch wird;
37 ein Timingdiagramm, das den Signalverlauf eines Stroms bei der zweiten Schaltvorrichtung in einem Fall zeigt, wobei die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung relativ niedrig wird;
38A bis 38E graphische Darstellungen, die experimentelle Ergebnisse, insbesondere eine Änderung bei jeder Ausgang mit einer Änderung in der Leistungsquellenspannung zeigen;
39 ein Schaltbild, das die 18-te Ausführungsform der Erfindung zeigt ;
40 ein Schaltbild, das die 19-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
41 ein Schaltbild, das die 20-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
42 ein Schaltbild, das die 21-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
43 ein Schaltbild, das die 22-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
44 ein Schaltbild, das die 23-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
45 ein Timingdiagramm, das den Signalverlauf eines Stroms bei einer zweiten Schaltvorrichtung in 44 zeigt;
46 ein Schaltbild, das die 24-te Ausführungsform der Erfindung zeigt;
47A bis 47C sind Timingdiagramme, die die Signalverläufe von Strömen bei den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen in 46 zeigen;
48 eine perspektivische Ansicht, die eine Anwendung einer verbesserten Leistungsquellenvorrichtung der Erfindung auf eine Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
49 ein Schaltbild, das die Anordnung des Hauptteils einer Leistungsquellenvorrichtung zeigt, die an eine Gleichstromlastschaltung angelegt ist;
50 ein Schaltbild, das den Stand der Technik 1 zeigt;
51 ein Schaltbild, das den Stand der Technik 2 zeigt.
Die erste Ausführungsform, bei der eine Leistungsversorgungsvorrichtung der Erfindung auf eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung angewendet wird, wird nachstehend mit Bezug auf 1 bis 3 beschreiben.
Wie es in 2 gezeigt ist, werden Lampenfassungen 12 an den beiden Anschlüssen eines Befestigungskörpers 11 befestigt, die eine reflektierende Oberfläche aufweist, die auf seiner unteren Oberfläche ausgebildet ist. Eine Last, z. B. eine Leuchtstofflampe FL als eine Entladungslampe, ist zwischen den Lampenfassungen 12 angebracht. Eine in 1 gezeigte Entladungslampen-Lichtschaltung 16 ist in dem Befestigungskörper 11 angeordnet.
Eine durch eine Spule L1 und einen Kondensator C1 gebildete Filterschaltung 21 ist mit einer handelsüblichen Wechselstromquelle E der Entladungslampen-Lichtschaltung 16 verbunden. Ein Doppelweggleichrichter 22 als eine Hochgeschwindigkeitsschaltungsgleichrichtungsmittel, wie beispielsweise eine Diodenbrücke, ist mit der Filterschaltung 21 verbunden. Erste und zweite Schaltelemente Q1 und Q2, die eine Inverterschaltung vom Halbbrückentyp 23 bilden, sind in Reihe zwischen den Ausgangsanschlüssen des Doppelweggleichrichters 22 verbunden. Eine Rückflussdiode D1 und eine Diode D2 sind parallel mit den ersten und zweiten Schaltelementen Q1 und Q2 verbunden.
Eine Reihenschaltung einer Primärwicklung Tr1a eines Trenntransformators vom Leckverlusttyp Tr1 als ein Induktionsmittel und ein Glättungskondensator C2, der eine relativ große Kapazität aufweist und als ein Glättungskondensatormittel dient, ist parallel mit dem ersten Schaltelement Q1 verbunden, um eine Schaltung 24 zu bilden. Es sei bemerkt, dass der Glättungskondensator C2 einen Glättungseffekt mit Bezug auf die Leistungsquellenfrequenz der handelsüblichen Wechselstromquelle E1 aufweist.
Filamente FL1 und FL2 der Leuchtstofflampe FL sind mit einer Sekundärwicklung Tr1b des Trenntransformators Tr1 verbunden. Ein Kondensator C3 zum Vorwärmen von Filamenten ist zwischen den Filamenten FL1 und FL2 verbunden.
Ein Resonanzkondensator C4, der eine relative kleine Kapazität aufweist und als ein Resonanzkondensatormittel dient, ist mit dem zweiten Schaltelement Q2 über die Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 verbunden. Es sei bemerkt, dass der Resonanzkondensator C4 eine wesentlich kleinere Kapazität als der Glättungskondensator C2 aufweist und dazu dient, einen Schwingungssignalverlauf bei der Schaltfrequenz der ersten und zweiten Schaltelemente Q1 und Q2 in Zusammenarbeit mit der Induktivität des Trenntransformators Tr1 zu erzeugen.
Der Betrieb der in 1 gezeigten Ausführungsform wird als nächstes beschrieben.
Zuallererst wird Rauschen von einer Spannung von der handelsüblichen Wechselstromquelle E1 durch die Filterschaltung 21 entfernt. Die Spannung wird dann einer Doppelweggleichrichtung in dem Doppelweggleichrichter 22 unterworfen. Die ersten und zweiten Schaltelemente Q1 und Q2 werden abwechselnd mit einer hohen Frequenz geschaltet, die höher als die Leistungsfrequenz ist, um eine Hochfrequenzwechselspannung in der Sekundärwicklung Tr1b des Trenntransformators Tr1 zu induzieren, wodurch eine Hochfrequenzleuchten (high frequency lighting) der Leuchtstofflampe FL durchgeführt wird. Außerdem wird Resonanz durch den Resonanzkondensator C4 von der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 verursacht, um einen Strom mit verbessertem Leistungsfaktor in einem Zeitraum zu liefern, der einem Tiefpegelabschnitt der von dem Doppelweggleichrichter 22 gleichgerichteten Wechselspannung entspricht, wodurch eine Verringerung in der Verzerrung erzielt wird.
Genauer gesagt fließt, wenn das erste Schaltelement Q1 eingeschaltet ist, ein Strom in einer geschlossenen Schaltung des Glättungskondensators C2, des ersten Schaltelements Q1, der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 und des Glättungskondensators C2. Als Ergebnis wird die Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 geladen.
Anschließend werden, wenn das erste Schaltelement Q1 abgeschaltet wird, die Ladungen in der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 durch eine geschlossene Schaltung des Resonanzkondensators C4, der Diode D2 und der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 entladen. Zu diesem Zeitpunkt steigt die Spannung des Resonanzkondensators C4 durch die Resonanz des Resonanzkondensators C4 und der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 an.
Wenn das zweite Schaltelement Q2 angeschaltet wird, fließt ein Strom in einer geschlossene Schaltung des Resonanzkondensators C4, der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1, des zweiten Schaltelements Q2 und des Resonanzkondensators C4. Als Ergebnis wird die Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 geladen. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Spannung des Resonanzkondensators C4 ab.
Wenn die Spannung des Resonanzkondensators C4 abfällt, wird die Spannung des Resonanzkondensators C4 und des Glättungskondensators C2 gleich der Eingangsspannung und ein Strom fließt in den Doppelweggleichrichter 22. Als Ergebnis fließt ein Strom mit verbessertem Leistungsfaktor in einer geschlossenen Schaltung des Doppelweggleichrichters 22, des Glättungskondensators C2, der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1, des zweiten Schaltelements Q2 und des Doppelweggleichrichters 22, wodurch eine Verringerung in der Verzerrung erzielt wird.
Wenn das zweite Schaltelement Q2 abgeschaltet wird, wird die in der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 gespeicherte Energie durch eine geschlossene Schaltung der Diode D1, des Glättungskondensators C2 und der Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 entladen. Als Ergebnis wird die Energie in dem Glättungskondensator C2 aufgeladen.
Wenn ein Experiment mit der in 1 gezeigten Ausführungsform durchgeführt wird, werden Strom und Spannung erhalten, wie es in 3A bis 3B gezeigt ist. 3A zeigt ein Eingangsstrom Iin; 3B eine Ausgangsspannung V22 von dem Doppelweggleichrichter 22; und 3C die Spannung der Leuchtstofflampe FL. Das heißt, dass eine Verringerung in der Ausgangswelligkeit erzielt werden kann. Außerdem wird ein Einschaltstoßstrom, der zu dem Glättungskondensator C2 beim Einschaltvorgang fließt, durch die Primärwicklung Tr1a des Trenntransformators Tr1 und des zweiten Schaltelements Q2 verringert.
Außerdem können die gleichen Wirkungen, wie sie oben beschrieben sind, erhalten, sogar wenn der Glättungskondensator C2 und der Resonanzkondensator C4 geschaltet sind, so dass sie einander ersetzen.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden als nächstes mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die zweite Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezug auf 4 bis 9 beschrieben. Mit Bezug auf 4 ist beispielsweise eine durch eine Drosselspule 2 und einen Kondensator 3 aufgebaute Filterschaltung mit einer handelsüblichen Wechselstromquelle 1 verbunden. Ein Doppelweggleichrichter als eine Gleichrichtungsvorrichtung 4, die beispielsweise durch eine Diodenbrücke gebildet ist, ist mit dieser Filterschaltung verbunden. Die Gleichrichtungsvorrichtung 4 (Diodenbrücke) wird beispielsweise von einer Hochgeschwindigkeitsschaltdiode gebildet. Erste und zweite Schaltvorrichtungen 5 und 6 sind zwischen einem Paar von Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 4 in Reihe geschaltet. Bei dieser Ausführungsform werden die Schaltvorrichtungen 5 und 6 durch Feldeffekttransistoren gebildet und verwenden parasitäre Dioden als Dioden, die ermöglichen, dass Sperrströme durchlaufen.
Eine Reihenschaltung einer Primärwicklung 7-1 eines Trenntransformators vom Leckverlusttyp als ein Induktor 7 und eines Glättungskondensators, der einen relativ großen Kondensator aufweist und als ein erster Kondensator 8 dient, ist mit einer der Schaltvorrichtungen, d. h. der ersten Schaltvorrichtung 5 bei dieser Ausführungsform in einer parallelen Verbindungsform verbunden. Es sei bemerkt, dass der erste Kondensator 8 einen Glättungseffekt mit Bezug auf die Leistungsquellenfrequenz der handelsüblichen Wechselstromquelle 1 aufweist.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Ausgangsschaltung an zwei Anschlüssen des Induktors 7 gebildet. Das heißt, eine Sekundärwicklung 7-2 des Induktors 7 dient als eine Ausgangsschaltung. Eine Entladungslampe als eine Last, z. B. eine Leuchtstofflampe 9, ist mit der Sekundärwicklung 7-2 verbunden. Ein Kondensator 10 zum Vorerwärmen von Filamenten ist zwischen den Filamenten der Leuchtstofflampe 9 verbunden. Bei der Ausführungsform dient die Leckinduktivität des Induktors 7 ebenfalls als eine strombegrenzende Induktivität für die Leuchtstofflampe 9.
Ein Resonanzkondensator, der eine relativ kleinen Kondensator aufweist und als ein zweiter Kondensator 11 dient, ist mit der anderen Schaltvorrichtung, d. h. der zweiten Schaltvorrichtung 6 in einer parallelen Verbindungsform bei dieser Ausführungsform über die Primärwicklung 7-1 des Induktors 7 verbunden. Es sei bemerkt, dass der zweite Kondensator 11 eine wesentlich kleinere Kapazität als der erste Kondensator 8 aufweist und dazu dient, einen Schwingungssignalverlauf bei der Schaltfrequenz der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 5 und 6 in Zusammenarbeit mit der Induktivität des Induktors 7 zu erzeugen.
Außerdem ist bei dieser Ausführungsform eine Schaltsteuereinheit 12 angeordnet, um die An/Aus-Operationen der Schaltvorrichtungen 5 und 6 zu steuern. Die Schaltsteuereinheit 12 schaltet die Schaltvorrichtungen 5 und 6 mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz an/aus. Außerdem kann die Schaltsteuereinheit 12 den An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 6 in Übereinstimmung mit dem Spitzenwert einer Ausgangsspannung von der Wechselstromquelle 1 (Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4) ändern, wie es durch die in 5 gezeigte Beziehung angegeben ist. Genauer gesagt verringert, wenn der Spitzenwert einer Ausgangsspannung von der Wechselstromquelle 1 (Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4) groß ist, die Schaltsteuereinheit 12 den An-Zeitraum und umgekehrt. Daher ändert sich der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung 5 umgekehrt mit Bezug auf die zweite Schaltvorrichtung 6. Außerdem kann bei dieser Ausführungsform der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 6 ebenfalls in Übereinstimmung mit einem externen Signal geändert werden. Genauer gesagt wird die Schaltsteuereinheit 12 von einer Erfassungsschaltung 12-1 zum Erfassen einer Eingangsspannung und einer Schwingungsschaltung 12-2 zum Ändern des An-Zeitraums in Übereinstimmung mit der von der Erfassungsschaltung 12-1 erfassten Spannung aufgebaut. Als die Schwingungsschaltung 12-2 kann beispielsweise ein IC als ein PWM-Kontroller (z. B. TL494 erhältlich von Texas Instruments) verwendet werden. Die Schaltsteuereinheit 12 umfasst ebenfalls einen externen Steuersignaleingangsabschnitt 12-3.
Die Wirkungen dieser Ausführungsform werden als nächstes beschrieben. Der Gesamtbetrieb der Vorrichtung wird kurz beschrieben. Zuallererst wird Rauschen von einer Spannung von der handelsüblichen Wechselstromquelle 1 durch die Filterschaltung entfernt. Die Spannung wird dann einer Doppelweggleichrichtung in der Gleichrichtungsvorrichtung 4 unterzogen. Inzwischen werden die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 5 und 6 abwechselnd mit einer Frequenz geschaltet, die höher als die Leistungsquellenfrequenz ist, um einen Hochfrequenzwechselspannung in der Sekundärwicklung 7-2 des Induktors 7 zu induzieren, wodurch eine Hochfrequenzbeleuchtung der Leuchtstofflampe 9 durchgeführt wird. Außerdem wird eine Resonanzspannung durch den zweiten Kondensator 11 und den Induktor 7 erzeugt. Mit dem Effekt dieser Resonanzspannung wird ein Strom mit verbessertem Leistungsfaktor sogar in einem Zeitraum geliefert, bei dem der Spitzenwert der von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 gleichgerichteten Spannung klein ist, wodurch eine Verringerung in der Verzerrung erzielt wird.
Der Schaltungsbetrieb wird ausführlich als nächstes mit Bezug auf 6A bis 9 beschrieben. Es sei bemerkt, dass 6A bis 6E schematisch nur den Hauptteil zeigen, der erforderlich ist, um den Schaltungsbetrieb zu erläutern. Gleiche Bezugsziffern in den 6A bis 6E bezeichnen die gleichen Teile wie in 4. 7 bis 9 zeigen Spannungs- und Stromsignalverläufe an ihren jeweiligen Komponenten. Mit Bezug auf 7 bis 9 bezeichnet das Bezugssymbol V eine Spannung und I einen Strom, und die jeweiligen Suffixe bezeichnen die entsprechenden Teile in 4 ("VGS5" in 7, 8 und 9 stellt jedoch die Gate-Source-Spannung der ersten Schaltvorrichtung 5 und "VGS6" die Gate-Source-Spannung der zweiten Schaltvorrichtung 6) dar.
Ein Zeitraum, bei dem der Spitzenwert einer Wechselstromquellenspannung (nichtgeglättete Gleichspannung) groß ist, wird zuerst mit Bezug auf 6A bis 6E und 7 beschrieben. In einem Zeitraum, bei dem der Spitzenwert groß ist, steuert die Schaltsteuereinheit 12 die zweite Schaltvorrichtung 6 in Übereinstimmung mit der erfassten Spannung, um den An-Zeitraum relativ kurz einzustellen.
In einem Zeitraum (a) (6A und "(a)" in 7) werden, da eine geschlossene Schaltung des ersten Kondensators 8, der ersten Schaltvorrichtung 5 und des Induktors 7 gebildet ist, die in dem ersten Kondensator 8 gespeicherten Ladungen durch die geschlossene Schaltung entladen, und Ströme I5 und I8 fließen, wie es in 7 gezeigt ist.
In einem Zeitraum (b) (6B und "(b)" in 7) wird die erste Schaltvorrichtung 5 abgeschaltet und die parasitäre Diode der zweiten Schaltvorrichtung 6 angeschaltet. Als Ergebnis veranlassen der Induktor 7 und der zweite Kondensator 11 eine Reihenresonanz, und Resonanzströme I6 und I11 fließen, wie es in 7 gezeigt ist. Mit diesem Vorgang erscheinen Resonanzspannungen V11 und V7 in den zweiten Kondensator 11 und in dem Induktor 7, wie es in 7 gezeigt ist. Außerdem erscheint eine Resonanzspannung V4 über der Gleichrichtungsvorrichtung 4, die gleich der Summe der Spannungen des zweiten Kondensators 11 und des ersten Kondensators 8 ist.
In einem Zeitraum (c) (6C und "(c)" in 7), wird die zweite Schaltvorrichtung 6 angeschaltet und die Polaritäten der Resonanzströme werden umgekehrt. Als Ergebnis fließen die Resonanzströme I6 und R11 umgekehrt zu denjenigen, die in 6 fließen. Da die ohmsche Komponente der Resonanzschaltung klein ist, werden die Resonanzspannungen V7 und V11 in den Zeiträumen (b) und (c) höher als die gleichgerichtete wellige Spannung. Das heißt, dass die Resonanzspannungen verstärkt werden.
In einem Zeitraum (d) (6D und "(d)" in 7) fallen die Resonanzspannungen ab, um die Spannungen über den zweiten Kondensator 11 und den ersten Kondensator 8 neigen ebenfalls dazu, abzufallen. Als Ergebnis fließen Ströme I4, I8 und I6 von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 über den ersten Kondensator 8, den Induktor 7 und die zweite Schaltvorrichtung 6, wie es in 7 gezeigt ist.
In einem Zeitraum (e) (6E und "(e)" in 7) wird die zweite Schaltvorrichtung 6 abgeschaltet, und die parasitäre Diode der ersten Schaltvorrichtung 5 wird angeschaltet, sodass Ströme I5 und I8 in der parasitären Diode der ersten Schaltvorrichtung 5 und dem ersten Kondensator 8 aufgrund der in dem Induktor 7 gespeicherten Energie fließen, wie es in 7 gezeigt ist. Danach wird der Zustand in dem Zeitraum (a) wiederhergestellt.
Ein Zeitraum, bei dem der Spitzenwert einer Wechselstromquellenspannung klein ist, wird als nächstes mit Bezug auf 8 beschrieben. In diesem Zeitraum erfasst die Schaltsteuereinheit 12 eine Spannung und führt eine Steuerung durch, sodass der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 6 relativ lang wird. Der Schaltungsbetrieb ist in diesem Fall fundamental der gleiche wie in dem in 6A bis 6E gezeigten Fall. 8 zeigt Spannungs- und Stromsignalverläufe an den jeweiligen Komponenten. Es sei bemerkt, dass in dem in 8 gezeigten Fall die Amplituden und Spitzenwerte der Resonanzspannungen V4 und V11 größer als diejenigen in dem im in 7 gezeigten Fall sind. Dies ist so, da der An-Zeitraum lang ist und die Zeiträume (b) und (c) relativ verlängert werden. Dies ist so, da in einem Zeitraum, in der der Spitzenwert der nichtgeglätteten Gleichspannung klein ist, die in dem zweiten Kondensator 11 geladene Spannung in Übereinstimmung mit dem Spitzenwert niedrig wird, und ein in den zweiten Kondensator 11 fließender Strom, d.h. der Anfangsresonanzstrom wird demgemäss in dem An-Zeitraum (b) ansteigen. Daher kann in einem An-Zeitraum, bei dem der Spitzenwert einer nichtgeglätteten Gleichspannung klein wird, kann die Spannung mehr verstärkt werden, und die Täler der nichtgeglätteten Gleichspannung können angehoben werden. Wie es oben beschrieben ist, werden bei der in 4 gezeigten Schaltung der An-Zeitraum der Schaltvorrichtungen 5 und 6 gemäß der in 5 gezeigten Beziehung gesteuert. Aus diesem Grund ist in einem Zeitraum, in der der Spitzenwert klein ist, der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung 5 relativ klein. Mit dieser Anordnung wird ein in der Schaltvorrichtung 5 fließender Strom bei einer Stufe blockiert, bei der der aktuelle Wert relativ klein ist. Dies macht den Anfangsresonanzstromwert in dem Zeitraum (b) klein. Wie es oben beschrieben ist, werden daher die Spannungswerte der Täler nicht übermäßig durch einen extremen Verstärkungsvorgang angehoben, obgleich die Resonanzspannung aufgrund der Beziehung mit der in den zweiten Kondensator 11 geladenen Spannung ansteigt.
Wenn ein Experiment mit der in 4 gezeigten Ausführungsform ausgeführt wird, zeigt der Eingangsstrom Iin von der Wechselstromquelle 1 den in 3A gezeigten Signalverlauf. Wie es oben beschrieben ist, gibt dies an, dass ein Strom von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 in dem Zeitraum (d) während des ganzen Zeitraums einer nichtgeglätteten Gleichspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 fließt. Es ist daher ersichtlich, dass dieser Strom den Eingangsleistungsfaktor verbessert und zu einer Verringerung in der Verzerrung eines Eingangsstroms beiträgt. Außerdem zeigt die Spannung V4 zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 4 den in 3B gezeigten Signalverlauf und der Strom in der Leuchtstofflampe 9 den in 3C gezeigten Signalverlauf. Das heißt, dass es ersichtlich ist, dass eine Verringerung in der Ausgangswelligkeit erzielt werden kann.
Wenn der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 6 durch ein externes Signal gesteuert wird, kann die Ausgangsspannung geändert werden. Genauer gesagt wird, wenn der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 6 relativ lang eingestellt ist, die Ausgangsspannung hoch und umgekehrt. Daher kann, wie bei dieser Ausführungsform, wenn eine Entladungslampe als eine Last verwendet wird, ein Dimmen/Erhellen der Lampe beliebig durchgeführt werden. 9 zeigt Spannungsund Stromsignalverläufe an den jeweiligen Komponenten in einem Fall, wobei der An-Zeitraum weiter verkürzt wird.
Ein Einschaltstoßstrom an dem ersten Kondensator 8 beim Leistungs-Einschaltvorgang kann durch Verbinden des Induktors 7 in Reihe mit dem ersten Kondensator und beim An/Ausschaltvorgang der zweiten Schaltvorrichtung 6 bei einer hohen Frequenz verringert werden.
Die gleichen Wirkungen, wie sie oben beschrieben sind, können sogar erhalten werden, wenn die Verbindungspositionen der ersten und zweiten Kondensatoren 8 und 11 geändert werden, so dass sie einander ersetzen. In diesem Fall wird die Schaltvorrichtung zum Steuern des An-Zeitraums ebenfalls umgekehrt verbunden.
10 ist ein Schaltbild, das die dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird ein Trenntransformator ohne eine besondere Leckinduktivität als ein Induktor 7' verwendet, und ein Induktor 15 wird mit einer Primärwicklung 7'-2 dieses Trenntransformators in Reihe geschaltet. Gleiche Bezugsziffern in 10 bezeichnen die gleichen Teile wie in 4, und deren Beschreibung wird weggelassen. Es sei bemerkt, dass die Schaltvorrichtungen 5 und 6 in vereinfachter Form gezeigt sind. Bei der Ausführungsform dient der Induktor 15 als eine strombegrenzende Impedanz für eine Leuchtstofflampe 9.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, dass mit der in 10 gezeigten Anordnung die gleichen Wirkungen wie diejenigen der in 4 gezeigten Ausführungsform erhalten werden können. Daher wird eine Beschreibung der Wirkungen weggelassen.
11 ist ein Schaltbild, das die vierte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird eine aus einer Spule 16 und einem Kondensator 17 gebildete Impedanzschaltung parallel mit der Primärwicklung 7-1 des Trenntransformators als der Induktor 7 bei der in 4 gezeigten Ausführungsform verbunden. Es sei bemerkt, dass die charakteristische Impedanz dieser Impedanzschaltung bei einer Frequenz f1 minimiert wird, wie es in 12 gezeigt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird, verglichen mit der Schwingungsfrequenz bei der vollständigen Beleuchtung der Leuchtstofflampe 9, die Schwingungsfrequenz einer Inverterschaltung (innerhalb des Bereichs auf der linken Seite von "f1" in 12) beim Dimmen/Erhellen einer Leuchtstofflampe 9 erhöht, um die Ausgabe zu verringern. Wenn die Schwingungsfrequenz erhöht wird, wird der An-Zeitraum einer zweiten Schaltvorrichtung 6 verkürzt. Es ist daher aus der mit Bezug auf 8 und 9 durchgeführten Beschreibung ersichtlich, dass die Ausgabe abnimmt.
In diesem Fall ändert sich, da die charakteristische Impedanz der Impedanzschaltung mit einem Anstieg in der Frequenz abfällt, die Impedanzschaltung von dem Zustand einer offenen elektrischen Schaltung zu einer Schaltung parallel zu dem Induktor 7. Wenn die Konstante der Impedanzschaltung derartig eingestellt wird, dass die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung ansteigt, wenn die Impedanzschaltung parallel mit dem Induktor 7 verbunden ist, kann ein Zeitraum (siehe "(b)" in 7 und 8), in der ein Strom von einer Gleichrichtungsvorrichtung 4 nach der Resonanz fließt, sichergestellt werden. Daher können Stoppintervalle eines Stroms eliminiert werden, und eine Verringerung in der Verzerrung kann in allen Zeiträumen von einem vollständigen Beleuchtungszeitraum zu einem Dimmen/Erhellen-Zeitraum erzielt werden.
13 ist ein Schaltbild, das die fünfte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Schaltvorrichtung bei der in 4 gezeigten Ausführungsform als eine erste Schaltvorrichtung 5' durch einen bipolaren Transistor 5'-1 und eine Diode 5-2 gebildet, die parallel miteinander verbunden sind, und die zweite Schaltvorrichtung ist als eine zweite Schaltvorrichtung 6' durch einen bipolaren Transistor 6'-1 und eine Diode 6'-2 gebildet, die parallel miteinander verbunden sind. Eine Primärwicklung 18-1 eines Ansteuertransformators 18 ist zwischen einer Leuchtstofflampe 9 und einer Sekundärwicklung 7-2 eines Trenntransformators als ein Induktor 7 verbunden. Eine Sekundärwicklung 18-2 des Ansteuertransformators 18 ist zwischen der Basis und dem Emitter des bipolaren Transistors 5'-1 der ersten Schaltvorrichtung 5' verbunden. Eine Sekundärwicklung 18-3 des Ansteuertransformators 18 ist zwischen der Basis und dem Emitter des bipolaren Transistors 6-1 der zweiten Schaltvorrichtung 6' verbunden. Mit dieser Anordnung wird ein Basisstrom an jede der Schaltvorrichtungen 5' und 6' geliefert.
Bei dieser Ausführungsform fließt, wenn die Leuchtstofflampe 9 entfernt wird, um die Schaltung zu öffnen, kein Strom in der Primärwicklung 18-1 des Ansteuertransformators 18 und keine Ausgaben werden von den Sekundärwicklungen 18-2 und 18-3 des Ansteuertransformators 18 ausgegeben. Als Ergebnis fließt kein Basisstrom in den Schaltvorrichtungen 5' und 6', und die Schwingung einer Schaltung als eine Inverterschaltung wird angehalten.
Da die Schwingung der Inverterschaltung beim Entfernen der Leuchtstofflampe 9 angehalten wird, können die auf die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 5' und 6' wirkenden Beanspruchungen verglichen mit einem Fall verringert werden, bei dem das Schalten sogar in der Abwesenheit einer Last durchgeführt wird. In einem Nicht-Lastzustand ist die ohmsche Komponente der Resonanzschaltung im wesentlichen Null. Die Kurtosis der Resonanzschaltung ist in diesem Zustand groß, und die Resonanzspannungen sind ebenfalls hoch. Wenn daher die Schwingung für eine langen Zeitraum in einem Nicht-Lastzustand fortgesetzt wird, bleiben große Resonanzspannungen an den Schaltvorrichtungen 5' und 6' angelegt, was zu einer Verschlechterung oder einem Durchbruch der Schaltvorrichtungen 5' und 6' führt.
Wenn die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 5' und 6' durch Feldeffekttransistoren gebildet werden, wird eine Ausgabe von jeder Sekundärwicklung an einen entsprechenden Gate-Source-Pfad geliefert. Daher können in diesem Fall die gleichen Wirkungen, wie sie oben beschrieben sind, erhalten werden.
14 ist eine Timingdiagramm, das die sechste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird beispielsweise die Schaltungsanordnung der in 4 gezeigten Ausführungsform verwendet. Wenn eine Spannung von einer handelsüblichen Wechselstromquelle 1, die durch "(a)" in 1 angegeben wird, niedrig ist, wird eine Schwingung einer Inverterschaltung bei einer vorbestimmten Frequenz f0 durchgeführt, bei der der Eingangsstrom ein vorbestimmter Strom wird, wie es durch (b) in 14 angegeben wird. Wenn die Spannung von der handelsüblichen Wechselstromquelle 1 hoch ist, wird einer FM-Modulation durchgeführt, um die Frequenz auf diejenige anzuheben, die durch die gestrichelte oder durchgezogene Linie angegeben wird. Mit diesem Vorgang wird der An-Zeitraum einer zweiten Schaltvorrichtung kürzer als derjenige in dem Fall der Frequenz f0 eingestellt, und die Ausgangsspannung von der Inverterschaltung wird verringert, wodurch eine Leuchtstofflampe 9 in einem gedimmten Zustand eingestellt wird.
Auf diese Art und Weise wird die Frequenz festgelegt, wenn die Ausgangsspannung von einer Gleichrichtungsvorrichtung 4 niedrig ist, und eine Bedingung wird im voraus eingestellt, sodass eine Stoppintervall eines Stroms nicht bei dieser Frequenz eliminiert wird, wodurch ein Strom mit verbessertem Leistungsfaktor geliefert wird. Mit diesem Vorgang kann ein hoher Leistungsfaktor beibehalten und eine Verringerung in der Verzerrung erzielt werden.
Eine Hochfrequenzwelligkeitsstromsignalverlauf, der auf einer Leistungsquellenspannung überlagert ist, wird durch den Resonanzeffekt zwischen der Induktivität eines Induktors 7 und der Kapazität eines zweiten Kondensators bestimmt, wobei sie jedoch nicht durch eine erste Schaltvorrichtung 5 allein gesteuert werden kann. Das heißt, dass ein Zeitraum, in der die Spannungen eines ersten Kondensators 8 und des zweiten Kondensators 11 niedriger als die Eingangsspannung der Gleichrichtungsvorrichtung 4 in dem An-Zeitraum einer zweiten Schaltvorrichtung 6 gewährleistet werden muss. Dieser Vorgang kann zuverlässig durchgeführt werden.
Die in 14 gezeigte Steuerung kann ebenfalls auf Ausführungsformen verschieden von der in 4 gezeigten Ausführungsform angewendet werden.
15 ist ein Schaltbild, das die siebente Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform sind ähnlich der in 13 gezeigten Ausführungsform die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen bei der in 4 gezeigten Ausführungsform, nämlich die erste und zweite Schaltvorrichtung 5' und 6', hauptsächlich durch bipolare Transistoren gebildet, und eine Reihenschaltung eines dritten Kondensators 19 mit einer relativ großen Kapazität und einer Spule 20 als ein Impedanzelement und eines vierten Kondensators 21 mit einer relativ kleinen Kapazität sind parallel miteinander anstatt des ersten Kondensators 8 verbunden.
Der dritte Kondensator 19 erfordert eine große Kapazität, um Energie für einen Glättungsvorgang zu speichern. Aus diesem Grund wird ein elektrolytischer Kondensator als der dritte Kondensator 19 verwendet. Wenn jedoch ein Strom mit einer großen Welligkeit in dem elektrolytischen Kondensator fließt, kann die Nutzungsdauer des Kondensators verkürzt sein. Bei dieser Ausführungsform ist daher die als ein Impedanzelement dienende Spule 20 angeordnet, um zu verhindern, dass ein Hochfrequenzstrom in dem dritten Kondensator 19 über den Kondensator 21 fließt.
Bei dieser Ausführungsform wird daher eine Niederfrequenzkomponente durch die Reihenschaltung des dritten Kondensators 19 und der Spule 20 geglättet, wohingegen ein Hochfrequenz-Welligkeitsstrom an den vierten Kondensator 21 geliefert wird, um den in dem dritten Kondensator 19 fließenden Hochfrequenz-Welligkeitsstrom zu verringern.
Die Leistungsversorgung an die Inverterschaltung wird hauptsächlich von dem vierten Kondensator 21 durchgeführt. Wenn die Spannung des vierten Kondensators 21 abfällt, wird der vierte Kondensator von dem dritten Kondensator 19 aufgeladen.
16 ist ein Schaltbild, das die achte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird der in 4 gezeigte zweite Kondensator der Ausführungsform modifiziert. Genauer gesagt wird der zweite Kondensator durch eine Reihenschaltung von Kondensatoren 22 und 23 und einem Schaltelement 24 als ein Kondensatorwechselmittel aufgebaut.
Wenn eine Leuchtstofflampe 9 vorzuwärmen und zu starten ist, wird das Schaltelement 24 angeschaltet, und der Kondensator 23 wird parallel mit dem Kondensator 22 verbunden, um die synthetische Kapazität zu erhöhen. Mit diesem Vorgang wird die Resonanzfrequenz verringert, um eine Überspannung in einem Vorwärm/Startzeitraum zu verhindern und eine Eingangsstromverzerrung in der vorgewärmten/Startzeitraum zu unter- drücken.
17 ist ein Schaltbild, das die neunte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird anstatt des in der Ausführungsform in 16 gezeigten Schaltelements eine Diode 25 und ein Feldeffekttransistor 26 als ein Kondensatorwechselmittel verbunden.
In diesem Fall kann, wenn der Feldeffekttransistor abgeschaltet ist, der Kondensator 23 nicht geladen werden. Wenn der Feldeffekttransistor 26 angeschaltet wird, kann der Kondensator 23 geladen werden. Es sei bemerkt, dass der Kondensator immer von der Diode 25 entladen werden kann. Auf diese Art und Weise wird die Kapazität verringert, wenn nur ein Kondensator 22 verwendet wird, und wird erhöht, wenn eine Parallelschaltung der Kondensatoren 22 und 23 verwendet wird, wodurch die Kapazität geändert wird.
Diese in 17 gezeigte Ausführungsform arbeitet auf die gleiche Art und Weise wie die in 16 gezeigte Ausführungsform, und die gleichen Wirkungen wie diejenigen dieser können erhalten werden.
18 ist ein Schaltbild, das die zehnte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform werden der Resonanzkondensator 22 und der in Ausführungsform in 17 gezeigte Kondensator 23 in Reihe geschaltet.
In diesem Fall kann, wenn ein Feldeffekttransistor 26 abgeschaltet ist, der Kondensator 23 nicht geladen werden. Wenn der Feldeffekttransistor 26 angeschaltet wird, kann der Kondensator 23 geladen werden. Es sei bemerkt, dass der Kondensator 23 immer durch eine Diode 25 entladen werden kann. Auf diese Art und Weise wird die Kapazität verringert, wenn nur der Kondensator 22 verwendet wird, und wird erhöht, wenn eine Parallelschaltung des Resonanzkondensators 22 und des Kondensators 23 verwendet wird, wodurch die Kapazität wesentlich geändert wird.
Diese Ausführungsform arbeitet auf die gleiche Art und Weise wie die in 16 und 18 gezeigten Ausführungsformen, und die gleichen Wirkungen wie diejenigen dieser können erhalten werden.
19 ist ein Schaltbild, das die 11-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform umfasst eine Kurzschlusserfassungsschaltung 27b als ein Mittel zum Erfassen eines Kurzschlusses auf der Grundlage der Ausgabe von einer Spannungserfassungsschaltung 27a zum Erfassen der Spannung des ersten Kondensators 8 bei der in 4 gezeigten Ausführungsform, und einer Ansteuerschaltung 28 zum Steuern der Schwingung der ersten und zweiten Schaltvor richtungen 5 und 6 auf der Grundlage des Betriebs der Kurzschlusserfassungsschaltung 27b.
Wenn die Spannung des ersten Kondensators 8 auf einen vorbestimmten Wert oder mehr ansteigt, bestimmt die Kurzschlusserfassungsschaltung 27b, das eine Leuchtstofflampe 9 entfernt ist, und hält die Schwingung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 5 und 6 durch die Ansteuerschaltung 28 an, wodurch die Schwingung der Inverterschaltung angehalten wird.
Durch Anhalten der Schwingung der Inverterschaltung bei Entfernen der Leuchtstofflampe 9 auf diese Art und Weise wird die Anlegung von Beanspruchungen an die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 5 und 6 verhindert.
Die Spannungserfassungsschaltung 27a kann den Lampenstrom in der Leuchtstofflampe 9 erfassen. Wenn der Lampenstrom einen vorbestimmten Wert oder mehr annimmt, z. B. einen Strom in einer Primärwicklung 7-1 eines Induktors 7 eine vorbestimmten Wert oder weniger annimmt, kann die Spannungserfassungsschaltung 27a bestimmen, dass die Leuchtstofflampe 9 entfernt ist.
Außerdem kann die Kurzschlusserfassungsschaltung 27b die Lampenspannung der Leuchtstofflampe 9 erfassen. Wenn die Lampenspannung einen vorbestimmten Wert oder mehr annimmt, kann die Kurzschlusserfassungsschaltung 27b bestimmen, dass die Leuchtstofflampe 9 entfernt ist.
20 ist ein Schaltbild, das die 12-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist der zweite Kondensator 11' zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 4 bei der in 4 gezeigten Ausführungsform verbunden.
Die Wirkungen dieser Ausführungsform werden mit Bezug auf 21A bis 21E beschrieben. Die 21A bis 21E entsprechen den 6A bis 6E und 7. Bei einem Zeitraum (a) (21A) fließt ein Strom von einem ersten Kondensator 8 zu einer Schaltvorrichtung 5' und eine Primärwicklung 7-1 eines Induktors 7.
Bei einem Zeitraum (b) (21B) wird eine geschlossene Schaltung der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7, des ersten Kondensator 8, des zweiten Kondensators 11', einer parasitären Diode 6-2' und der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7 gebildet. Bei diesem Zeitraum verursachen der Induktor 7 und der zweite Kondensator 11' eine Reihenresonanz. Da die Kapazität des ersten Kondensators extrem größer als diejenige des zweiten Kondensators 11' eingestellt wird, wird ein Resonanzzustand in diesem Fall hauptsächlich durch die Induktivität des Induktors 7 und der Kapazität des zweiten Kondensators 11' bestimmt.
In einem Zeitraum (c) (21C) fließt, wenn eine Schaltvorrichtung 6' angeschaltet und die Polarität eines Resonanzstroms umgekehrt wird, der Resonanzstrom in einer zu derjenigen in dem Zeitraum (b) umgekehrten Richtung.
In einem Zeitraum (d) fließt, wenn die Spannung über den zweiten Kondensator 11' dazu neigt, auf eine Spannung niedriger als die Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 aufgrund der Resonanz in dem Zeitraum (c) abzufallen, ein Strom von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 zu der Schaltung des ersten Kondensators 8, der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7 und der zweiten Schaltvorrichtung 6', um den ersten Kondensator 8 aufzuladen. Zu diesem Zeitpunkt fließt, wie es oben beschrieben ist, da der Kondensator des ersten Kondensators 8 extrem größer als derjenige des zweiten Kondensators 11' ist, fast kein Strom in dem zweiten Kondensator 11' aufgrund der Beziehung in der Impedanz zwischen den beiden Kondensatoren.
In einem Zeitraum (e) (21D) fließt ein Strom in einer parasitären Diode 5'-2 und dem ersten Kondensator 8 aufgrund der in dem Induktor 7 gespeicherten Energie. Danach wird der Zustand in dem Zeitraum (a) wiederhergestellt.
Wie es oben beschrieben ist, arbeitet die 12-te Ausführungsform auf die gleiche Art und Weise wie die in 4 gezeigte Ausführungsform, und eine Verringerung in der Verzerrung und dergleichen kann reduziert werden.
Gemäß einem Experiment wird, wie es in 22B gezeigt ist, die Verzerrung eines Eingangsstroms Iin verglichen mit einer in 22A gezeigten Eingangsspannung Vin verringert, und die Pulsation eines in 23B gezeigten Lampenstroms IL ist verglichen mit einer in 23A gezeigten Eingangsspannung Vin klein.
Außerdem weisen eine Drain-Source-Spannung VDS und ein Drain-Strom ID der zweiten Schaltvorrichtung 6' Signalverläufe auf, wie diejenigen, die in 24A gezeigt sind. In dem Zeitraum (b), bei dem die Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 hoch ist, weisen die Spannung VDS und der Strom ID Signalverläufe wie die in 24B gezeigten auf. Bei dem Zeitraum (c), bei der die Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 niedrig ist, weisen die Spannung VDS und der Strom ID Signalverläufe wie die in 24C gezeigten auf.
Außerdem weisen eine Ausgangsspannung V4 und ein Ausgangsstrom I4 von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 Signalverläufe wie die in 25A gezeigten auf. Bei dem Zeitraum (b), bei der die Spannung von der handelsüblichen Wechselstromquelle 1 niedrig ist, weisen die Spannung V4 und der Strom I4 Signalverläufe wie die in 25B gezeigten auf. Bei dem Zeitraum (c), bei dem die Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 hoch ist, weisen die Spannung V4 und der Strom I4 Signalverläufe wie die in 25C gezeigten auf.
26 ist ein Schaltbild, das die 13-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist ein erster Kondensator 8' mit der Seite der zweiten Schaltvorrichtung 6' bei der in 20 gezeigten Ausführungsform verbunden.
Wenn eine erste Schaltvorrichtung 5' angeschaltet wird, fließt ein Strom in einer geschlossenen Schaltung einer Gleichrichtungsvorrichtung 4, der ersten Schaltvorrichtung 5', einer Primärwicklung 7-1 eines Induktors 7, dem ersten Kondensator 8' und der Gleichrichtungsvorrichtung 4. Als Ergebnis wird der erste Kondensator 8' geladen. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Strom mit verbessertem Leistungsfaktor.
Wenn die erste Schaltvorrichtung 5' abgeschaltet wird, fließt ein Strom in einer geschlossenen Schaltung des ersten Kondensators 8', einer Diode 6-2, der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7 und des ersten Kondensators 8'.
Wenn die zweite Schaltvorrichtung 6' angeschaltet wird, fließt ein Strom in einer geschlossenen Schaltung des ersten Kondensators 8', der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7, der zweiten Schaltvorrichtung 6' und des ersten Kondensators 8'.
Wenn die zweite Schaltvorrichtung 6' abgeschaltet wird, fließt ein regenerativer Strom in einer geschlossenen Schaltung der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7, der Diode 6'-2, eines zweiten Kondensators 11', des ersten Kondensators 8' und der Primärwicklung 7-1 des Induktors 7. Als Ergebnis steigt die Spannung des zweiten Kondensators 11' an. Wenn die erste Schaltvorrichtung 5' angeschaltet wird, fällt die Spannung des zweiten Kondensators 11' ab, um gleich der Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 4 zu werden.
Wie es oben beschrieben ist, arbeitet die 13-te Ausführungsform auf die gleiche Art und Weise wie die in 20 gezeigte Ausführungsform, und eine Verringerung in der Verzerrung und dergleichen kann erzielt werden.
27 ist ein Schaltbild, das die 14-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform ist der in 26 gezeigten Ausführungsform ähnlich. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch ein Kondensator 11''' als Teil oder des Ganzen eines zweiten Kondensators 11' zwischen den Ausgangsanschlüssen einer Gleichrichtungsvorrichtung 4 und einem Paar von Schaltvorrichtungen 5 und 6 angeordnet. Eine Diode 27 mit der gleichen Richtung wie diejenige der Ausgangspolarität der Gleichrichtungsvorrichtung 4 ist parallel mit dem Kondensator 11''' verbunden. Bei dieser Ausführungsform dient, wenn eine Resonanzwirkung im wesentlichen nur durch den Kondensator 11''' durchzuführen ist, der zweite Kondensator 11' dazu, eine Hochfrequenzwelle weiterzuleiten. Außerdem kann eine vorbestimmte Resonanzaktion durch eine Kombination der Kondensatoren 11''' und 11' durchgeführt werden. Außerdem können diese Kondensatoren mit einem zweiten Kondensator kombiniert werden, der mit irgendeiner der Schaltvorrichtungen in einer parallelen Verbindungsform verbunden ist, sodass eine vorbestimmte Resonanzaktion von den drei Kondensatoren durchgeführt werden kann.
Bei dieser Ausführungsform können zwei oder mehr Kondensatoren 11''' zwischen den positiven und negativen Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 4 und dem Paar von Schaltvorrichtungen 5 und 6 angeordnet sein.
28 zeigt einen Fall, bei dem die Erfindung auf eine Beleuchtungsvorrichtung angewendet wird. Mit Bezug auf 28 bezeichnet die Bezugsziffer 261 eine Beleuchtungsbefestigungskörper 261, der direkt an einer Decke anzubringen ist. Eine Entladungslampe 9 ist an dem Befestigungskörper 261 angebracht. Eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung ist in dem Befestigungskörper 261 angeordnet, die von der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß jeder der 2-ten bis 14-ten Ausführungsformen gebildet wird. Es sei bemerkt, dass die Entladungslampen-Lichtvorrichtung nicht in dem Befestigungskörper 261 angeordnet werden muss, sondern außerhalb des Befestigungskörpers 261 angeordnet sein kann. Außerdem kann, obwohl die Beleuchtungsvorrichtung dieser Ausführungsform von einer Art ist, um direkt an einer Decke angebracht zu werden, kann die Vorrichtung von einer anderen Art sein.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt. Beispielsweise kann als die Gleichrichtungsvorrichtung 4 eine Gleichrichtungsvorrichtung mit niedriger Geschwindigkeit anstatt einer Gleichrichtungsvorrichtung mit einer hohen Geschwindigkeit verwendet werden, und eine Hochgeschwindigkeitsdiode kann an der Ausgangsseite dieser Gleichrichtungsvorrichtung mit niedriger Geschwindigkeit verbunden sein. Außerdem können die obigen Ausführungsformen geeignet miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann sowohl der Vorgang des Änderns der An/Aus-Frequenz jeder Schaltvorrichtung und des Vorgangs des Ändern des An-Zeitraumverhältnisses durchgeführt werden.
Die 15-ten bis 24-ten Ausführungsformen, die durch weiteres Verbessern der Leistungsversorgungsvorrichtungen der ersten bis 14-ten Ausführungsformen erhalten werden, werden als nächstes beschrieben.
Verschiedene Ausführungsformen, die durch Verbessern des Grundbeispiels unter Berücksichtigung des obigen Punkts erhalten wurden, werden als nächstes beschrieben.
Die 15-te Ausführungsform der Erfindung wird zuerst mit Bezug auf 29 beschrieben. Die Bezugsziffer 101 bezeichnet eine handelsübliche Wechselstromquelle. Eine Filterschaltung 105, die von einer Gleichtaktdrosselspule 102, einer Drosselspule 103, einem Kondensator 104 und dergleichen gebildet ist, ist mit dieser Wechselstromquelle 101 verbunden. Eine Gleichrichtungsvorrichtung 106, nämlich ein Doppelweggleichrichter, ist mit der Filterschaltung 105 verbunden. Diese Gleichrichtungsvorrichtung 106 wird beispielsweise von einer Diode mit Hochgeschwindigkeitsschaltcharakteristika gebildet. Außerdem werden erste und zweite Schaltvorrichtungen 107 und 108 in einer seriellen Verbindungsform zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106 verbunden.
Eine Reihenschaltung einer Primärwicklung 109-1 eines Trenntransformators vom Lecktyp als ein Induktor 109 und eines Glättungskondensators, der eine relativ große Kapazität aufweist und als ein erster Kondensator 110 dient, ist mit der ersten Schaltvorrichtung 107 in einer parallelen Verbindungsform verbunden. Der erste Kondensator 110 weist einen Glättungseffekt mit Bezug auf die Ausgangsfrequenz der Gleichrichtungsvorrichtung 106 auf.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Ausgangsschaltung an den beiden Anschlüssen des Induktors 109 gebildet. Das heißt, dass eine Sekundärwicklung 109-2 des Induktors 109 als eine Ausgangsschaltung dient. Eine Entladungslampe 111 als eine Last, z. B. eine Leuchtstofflampe, ist mit der Sekundärwicklung 109-2 verbunden. Ein Kondensator 112 zum Vorwärmen von Filamenten ist zwischen den Filamenten der Entladungslampe 111 verbunden. Bei dieser Ausführungsform dient die Leckinduktivität des Induktors 109 ebenfalls als eine strombegrenzende Impedanz für die Entladungslampe 111.
Ein Resonanzkondensator, der eine relativ kleine Kapazität aufweist und als ein zweiter Kondensator 113 dient, ist mit der zweiten Schaltvorrichtung 108 in einer parallelen Verbindungsform über die Primärwicklung 109-1 des Induktors 109 verbunden. Die Kapazität des zweiten Kondensators 113 ist wesentlich kleiner als diejenige des ersten Kondensators 110. Der zweite Kondensator 113 schwingt mit der Induktivität des Induktors 109 bei der Schaltfrequenz der Schaltvorrichtungen 107 und 108.
Die Bezugsziffer 114 bezeichnet eine Steuereinheit zum Steuern der An/Aus-Operationen der Schaltvorrichtungen 107 und 108. Die Steuervorrichtung 114 schaltet abwechselnd das Paar von Schaltvorrichtungen 107 und 108 mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz an/aus und steuert den An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 107, sodass der Spitzenwert eines in der Schaltvorrichtung 107 fließenden Stroms einen vorbestimmten Wert annimmt. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Steuereinheit 114 ein Erfassungsmittel 114-1 zum Erfassen eines Stroms in der Schaltvorrichtung 107, ein Mittel 114-2 zum Gleichrichten einer Ausgabe von dem Erfassungsmittel 114-1, um den Strom in dem in 131A gezeigten Zeitraum (a) zu extrahieren, einen Komparator 114-4 zum Vergleichen einer Ausgabe von dem Gleichrichtungsmittel 114-2 mit einem Wert von einer Bezugssignalquelle 114-3 und ein Schwingungsmittel 114-5 zum Ausgeben eines Aus-Signals an die Schaltvorrichtung 107 in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Komparator 114-4. Das Schwingungsmittel 114-5 bei der Ausführungsform umfasst einen Oszillator 114-6, einen Flip-Flop 114-7 zum Empfangen von Ausgaben von dem Oszillator 114-6 und dem Komparator 114-4, ein Paar von Puffern 114-8a und 114-8b zum jeweiligen Empfangen der Ausgaben Q und Q von dem Flip-Flop 114-7 und ein Trennmittel 114-9, wie beispielsweise einem Transformator oder einem Photokoppler, das zwischen der Schaltvorrichtung 107 auf der Hochspannungsseite und den Puffer 114-8a eingefügt ist.
Bei dieser Ausführungsform kann die Ausgangsfrequenz des Schwingungsmittels 114-5 oder der An-Zeitraum in Übereinstimmung mit einem externen Steuersignal geändert werden. In diesem Fall wird beispielsweise die Ausgangsfrequenz des Oszillators 114-6 geändert. Es sei bemerkt, dass das Schwingungsmittel 114-5 von einem IC als eine Hauptkomponente gebildet werden kann. Das Schwingungsmittel 114-5 ist nicht auf dasjenige in der Ausführungsform begrenzt und kann verschiedenartig modifiziert werden.
Die Wirkungen dieser Ausführungsformen werden als nächstes mit Bezug auf 30A bis 33 beschrieben. Von den 30A bis 31C zeigen 30A und 31A Spannungen über den zweiten Kondensator 113; 30B und 31B Ströme in der ersten Schaltvorrichtung 107; und 30C und 31C Ströme in der zweiten Schaltvorrichtung 108. 30A bis 30C entsprechen einem Zeitraum, in dem die nichtgeglättete Gleichspannung relativ hoch ist. 31A bis 31C entsprechen einem Zeitraum, in dem die Spannung relativ niedrig ist. In den 30A bis 31C ist die Zeitachse t in Übereinstimmung mit der Schaltfrequenz vergrößert. 38 und 39 zeigen jeweils die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106 und dem Lampenstrom in der Entladungslampe 111. In den 38 und 39 entspricht die Zeitachse t der Frequenz der Wechselstromquelle 101.
Der Grundbetrieb dieser Ausführungsform ist der gleiche wie derjenige der in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform. Bei der Ausführungsform schaltet, wenn der Spitzenwert eines von dem ersten Kondensator 110 über die Schaltvorrichtung 107 entladenen Stroms, der von den ersten Kondensator 110 über die Schaltvorrichtung 107 entladen wird, einen vorbestimmten Wert erreicht, d. h. einen Wert von der Bezugssignalquelle 114-3 (Pegel A in 30B und 31B), das Schwingungsmittel 114-5 die Schaltvorrichtung 107 ab. Mit diesem Vorgang verursacht eine geschlossene Schaltung des Induktors 109, des zweiten Kondensators 113 und der parasitären Diode der zweiten Schaltvorrichtung 108 Resonanz, und ein Resonanzstrom wird umgekehrt und fließt, wenn die zweite Schaltvorrichtung 108 angeschaltet wird. In diesem Fall wird, da der Spitzenwert eines Stroms, der über die Schaltvorrichtung 107 vor dem Auftreten von Resonanz fließt, auf einen vorbestimmten Wert gesteuert, und der Spitzenwert der Resonanzspannung wird ebenfalls konstant gemacht. Da die Spannung über den ersten Kondensator 110 konstant ist, wird die Spannung über die Gleichrichtungsvorrichtung 106 konstant gemacht, wie es in 32 gezeigt ist, wenn keine Leistungsquellenspannungsvariationen und dergleichen auftreten. Da an die Schaltvorrichtungen 107 und 108 angelegte Spannungen konstant gemacht werden, brechen somit die Schaltvorrichtungen 107 und 108 aufgrund von Überspannungen nicht zusammen. Außerdem umfasst, wie es in 33 gezeigt ist, der Lampenstrom fast keine Welligkeit einer niedrigen Frequenz (die Ausgangsfrequenz der Gleichrichtungsvorrichtung). Es sei bemerkt, dass der Eingangsstromsignalverlauf in diesem Fall eine Sinuswelle ist, wie in dem in 3A gezeigten Fall.
Bei einem Zeitraum (31A bis 31C), bei dem der Spitzenwert einer Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 106 (nichtgeglättete Gleichspannung) klein ist, ist der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung 107 kürzer als derjenige in einem Zeitraum (30A bis 30C), bei dem der Spitzenwert relativ groß ist, und somit wird der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108 demgemäss verlängert.
34 ist ein Schaltbild, das die 16-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Gleiche Bezugsziffern in 34 bezeichnen die gleichen Teile wie in 29, und deren Beschreibung wird weggelassen (das gleiche findet auf den nachfolgenden Ausführungsformen Anwendung). Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in 29 gezeigten Ausführungsform in einer Steuereinheit 161. Die Steuereinheit 161 umfasst ein Stromerfassungsmittel 161-1 zum Erfassen eines Stroms in einer zweiten Schaltvorrichtung 108, und ein Gleichrichtungsmittel 161-2 zum Extrahieren des Anfangswert eines Resonanzstroms aus einem Erfassungssignal von dem Stromerfassungsmittel 161-1. Das Gleichrichtungsmittel 161-2 führt eine Gleichrichtung durch, um einen in dem Zeitraum (b) fließenden Strom zu extrahieren, wie es in 6B gezeigt ist. Die Steuereinheit 161 umfasst ebenfalls ein Verzögerungsmittel 161-3 zum Halten einer Ausgabe von dem Gleichrichtungsmittel 161-2 und führt eine Ausgabevorgangzeitsteuerung des An-Zeitraums einer ersten Schaltvorrichtung 107 für einen oder mehrere Zyklen nach dem Haltevorgang durch. Die Steuereinheit 161 umfasst ferner ein Vergleichsmittel 161-5 zum Vergleichen einer Ausgabe von dem Verzögerungsmittel 161-3 mit einem Wert von einer Bezugssignalquelle 161-4, und ein Schwingungsmittel 161-6 zum Abschalten der ersten Schaltvorrichtung 107 in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Vergleichsmittel 161-5. Das Schwingungsmittel 161-6 kann das in 29 gezeigte sein.
Bei dieser Ausführungsform wird der Spitzenwert eines in der ersten Schaltvorrichtung 107 fließenden Entladestroms als der Anfangswert eines Resonanzstroms erfasst, der in der zweiten Schaltvorrichtung 108 fließt. Wie es in 6A bis 6E gezeigt ist, sind diese Werte gleich. Wie es offensichtlich ist, wird daher die Spitzenwertsteuerung eines in der zweiten Schaltvorrichtung 108 fließenden Entladestroms um ein oder mehrere Zyklen mit Bezug auf die Steuerung bei der in 29 gezeigten Ausführungsform verzögert, wobei jedoch die gleichen Wirkungen wie diejenigen der in 29 gezeigten Ausführungsform erhalten werden können.
35 ist ein Schaltbild, das die 17-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich ebenfalls von der in 29 gezeigten Ausführungsform in einer Steuereinheit 171. Genauer gesagt umfasst zusätzlich zu den Komponenten der in 29 gezeigten Steuereinheit 114 die Steuereinheit 171 ein Spannungserfassungsmittel 171-1 zum Erfassen einer Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen einer Gleichrichtungsvorrichtung 106, d. h. einer Spannung zwischen den Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113, ein Mittel 171-2 zum Extrahieren eines Erfassungssignals aus dem Spannungserfassungsmittel 171-1 und Verzögern derselben um einen bestimmten Zeitraum durch beispielsweise eine Integrationsschaltung oder dergleichen, und einen Komparator 171-4 zum Vergleichen einer Ausgabe von dem Mittel 171-2 mit einem Wert von einer Bezugssignalquelle 171-3. Das Mittel 171-2 kann mit einer Änderung in einer Spannung umgehen, die eine niedrige Frequenz aufweist, die fast gleich der Ausgangsfrequenz der Gleichrichtungsvorrichtung 106 ist. Ein Schwingungsmittel 114-5 verkürzt den An-Zeitraum einer zweiten Schaltvorrichtung 108 mit einem Anstieg in der Ausgangsspannung in Übereinstimmung mit einem Signal von dem Komparator 171-4 und verlängert den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108 mit einer Abnahme in der Ausgangsspannung. Bei dieser Ausführungsform kann sich daher die Schaltfrequenz der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 107 und 108 ändern.
Die Wirkungen dieser Ausführungsformen werden mit Bezug auf 36 und 37 beschrieben. 36 und 37 zeigen Ströme in der zweiten Schaltvorrichtung 108. 36 zeigt einen Strom in einem Fall, bei dem die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106 relativ hoch ist. 37 zeigt einen Strom in einem Fall, bei dem die Spannung relativ niedrig ist. Die Steuereinheit 171 verkürzt den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108 durch Verwenden der Wirkungen des Spannungserfassungsmittels 171-1 und dergleichen, wenn die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106, d. h. der Spannung zwischen den Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113, beginnt als eine Niederfrequenz spannung anzusteigen. Als Ergebnis wird der Ladungszeitraum des ersten Kondensators 110 verkürzt, und die Ladungsmenge verringert sich. Aus diesem Grund beginnt die Spannung zwischen den Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113 als eine Niederfrequenzspannung abzufallen. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Spannung zwischen Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106, d. h. der Spannung zwischen den Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113, beginnt als eine Niederfrequenzspannung abzufallen, der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108 verlängert. Als Ergebnis wird der Ladungszeitraum des ersten Kondensators 110 verlängert, und die Ladungsmenge steigt an.
Wenn sich daher die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen zwischen der Gleichrichtungsvorrichtung 106, d. h. die Spannung zwischen den Anschlüssen der ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113 aufgrund von Variationen in der Spannung einer Wechselstromquelle 101, Variationen in der Last und dergleichen beginnt zu ändern, arbeitet die Steuereinheit 171 in der obigen Art und Weise, um die Spannung auf einen konstanten Wert zu steuern.
38A bis 38E zeigen experimentelle Ergebnisse bei dieser Ausführungsform. 38A zeigt die Spannung des ersten Kondensators 110; 38B die Spannung über die Gleichrichtungsvorrichtung 106; 38C den Verzerrungsfaktor eines Eingangsstroms; 38D Lampenleistung; und 38A den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108. Die Abszisse stellt den Spannungswert (V) der Wechselstromquelle 101 dar.
Das folgende sind die experimentellen Bedingungen:
Wechselstromquelle 101: 200V (effektiver Wert), 50 Hz
Entladungslampe 111: 40-W Leuchtstofflampe × 2 (FLR40SW/M/36 erhältlich von Toshiba Lightec)
Schaltfrequenz der ersten und zweiten
Schaltvorrichtungen 107 und 108: ungefähr 35 kHz
Erster Kondensator 110: 220 μF
Zweiter Kondensator 113: 16,6 nF
Wie es aus den 44A bis 44E offensichtlich ist, wird sogar, wenn die Spannung des ersten Kondensators 110 mit Bezug auf eine Nennspannung von 200V erhöht/verringert wird, der Spitzenwert des Stroms in der ersten Schaltvorrichtung 107 auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, um der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108 wird in Übereinstimmung mit der Spannung über der Gleichrichtungsvorrichtung 106 gesteuert (44E). Mit diesem Vorgang kann die Spannung über die Gleichrichtungsvorrichtung 106 (44B) auf einer im wesentlichen konstanten Spannung von ungefähr 560 V gehalten werden. Daher kann die Lampenleistung ( 44D) auf einer im wesentlichen konstanten Leistung von ungefähr 60 W gehalten werden. Außerdem kann der Verzerrungsfaktor des Eingangsstroms (44C) auf einem im wesentlichen konstanten Wert von ungefähr 6,5% gehalten werden. Es ist aus den in 44A und 44E gezeigten Beziehungen offensichtlich, dass, wenn die Spannung der Wechselstromquelle 101 über die Nennspannung ansteigt, der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung 108 verkürzt wird, um die Spannung des ersten Kondensators 110 zu verringern.
39 ist ein Schaltbild, das die 18-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird zusätzlich zu dem Vorgang der in 29 gezeigten Ausführungsform ein vorbestimmter Wert zum Bestimmen des An-Zeitraums einer ersten Schaltvorrichtung 107 in Übereinstimmung mit der Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen einer Gleichrichtungsvorrichtung 106 geändert. Genauer gesagt umfasst einen Steuereinheit 411 ein Spannungserfassungsmittel 411-1 zum Erfassen der Spannung zwischen den Ausgangsan schlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106 und ein Ausgabemittel 411-1 zum Gleichrichten eines Erfassungssignals von dem Spannungserfassungsmittel 411-1 und zum Ausgeben des resultierenden Signals mit einer vorbestimmten Zeitkonstante. Die Ausgabe eines Gleichrichtungsmittels 114-2 wird in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Ausgabemittel 411-1 geändert. Genauer gesagt wird, wenn das Erfassungssignal von dem Spannungserfassungsmittel 411-1 beginnt anzusteigen, die Ausgabe des Gleichrichtungsmittel 114-2 stark geändert. In diesem Fall wird daher der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung 107 relativ kurz, und die Resonanzspannung wird niedrig. Außerdem wird, wenn das Erfassungssignal von dem Spannungserfassungsmittel 411-1 beginnt abzufallen, der entgegengesetzte Vorgang durchgeführt. Mit diesem Vorgang kann die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung 106 konstant gemacht werden.
40 ist ein Schaltbild, das die 19-te Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform werden Parallelschaltungen von bipolaren Transistoren in die Dioden als erste und zweite Schaltvorrichtungen 107' und 108' verwendet. Außerdem wird als ein Mittel zum Erfassen des Spitzenwertes eines Stroms bei der ersten Schaltvorrichtung 107' in einer Steuereinheit 421 ein sättigbarer Stromtransformator 422 verwendet. Das heißt, dass eine Eingangswicklung 422-1 des sättigbaren Stromtransformators 422 mit einer Eingangswicklung 109-1 eines Induktors 109 in Reihe geschaltet wird. Ausgangswicklungen 422-2 und 422-3 werden jeweils zwischen den Basen und Emittern der Transistoren der Schaltvorrichtungen 107' und 108' angeordnet. Obgleich es nicht gezeigt ist, können nach Bedarf beispielsweise aus Kondensatoren und Dioden gebildete Parallelschaltungen zur Impedanzeinstellung jeweils mit den Ausgangswicklungen 422-2 und 422-3 in einer seriellen Verbindungsform und Entlade schaltungen mit den Kondensatoren in einer parallelen Verbindungsform verbunden werden.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Spannungserfassungsmittel 423 zum Erfassen der Spannung über der Gleichrichtungsvorrichtung 106, d. h. der Summenspannung der ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113, von einem Gleichrichter 423-1, einem Glättungskondensator 423-2 und einer Spannungsteilungsschaltung 423-3 gebildet. Diese Ausführungsform umfasst ferner einen Fehlerverstärker 425 zum Empfangen einer Ausgabe von der Spannungsteilungsschaltung 423-3 und eines Werts von einer Referenzquelle 424, einer Ansteuerschaltung 426 zum Ausgeben eines Signals in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von dem Fehlerverstärker 425 und einen Transistor 427. Der Basisstrom des Transistors 427 wird durch eine Ausgabe von der Ansteuerschaltung 426 gesteuert, um die Leitfähigkeit zu ändern. Auf diese Art und Weise arbeitet der Transistor 427 auf die gleiche Art und Weise wie ein veränderbarer Widerstand, um den An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 108' zu steuern.
Bei dieser Ausführungsform wird, wenn der Wert eines in der Schaltvorrichtung 107' fließenden Stroms einen vorbestimmten Wert erreicht, der Stromtransformator 422 gesättigt. Da der in der Schaltvorrichtung 107' fließende Strom in Übereinstimmung mit der Spannung des ersten Kondensators 110 und der Impedanz des Induktors 109 im wesentlichen linear ansteigt, wird der Zeitpunkt, bei dem der sättigbare Stromtransformator 422 gesättigt ist, im voraus eingestellt, um mit dem Zeitpunkt zu koinzidieren, bei dem der Spitzenwert des in der Schaltvorrichtung 107' fließenden Stroms den vorbestimmten Wert erreicht. Wenn der Stromtransformator 422 gesättigt wird, wird die Schaltvorrichtung 107' abgeschaltet und die Schaltvorrichtung 108' angeschaltet. Außerdem wird, wenn der Stromtransformator 422 durch den in der Schalt vorrichtung 108' fließenden Strom gesättigt wird, die Schaltvorrichtung 108' abgeschaltet und die Schaltvorrichtung 107' angeschaltet. Anschließend wird dieser Vorgang wiederholt. Daher sind in einem Zeitraum, bei dem der Spitzenwert einer nichtgeglätteten Gleichspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 106 groß ist, die Werte der in dem ersten Kondensator 110 und der zweiten Schaltvorrichtung 108' fließenden Ströme relativ groß. Als Ergebnis wird der Stromtransformator relativ schnell gesättigt, und folglich wird der An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 108' relativ kurz eingestellt. Im Gegensatz dazu wird bei einem Zeitraum, in dem der Spitzenwert einer nichtgeglätteten Gleichspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung 106 relativ klein ist, der An-Zeitraum der Schaltvorrichtung 108' relativ lang eingestellt. Mit diesem Vorgang werden der An-Zeitraum der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 107' und 108' gemäß der in 30 gezeigten Beziehung gesteuert. Wenn ein Überstrom bei Anlegung einer externen Stoßspannung oder dergleichen zur Zeit eines Einschaltvorgangs fließt, wird der Stromtransformator 422 schnell gesättigt, um die zweite Schaltvorrichtung 108' abzuschalten, wodurch verhindert wird, dass der Überstrom kontinuierlich fließt.
Inzwischen wird der Spannungswert über die Gleichrichtungsvorrichtung 106 von dem Spannungserfassungsmittel 423 erfasst, und die Leitfähigkeit des Transistors 427 wird in Übereinstimmung mit einem auf einem vorbestimmten Wert basierenden Fehlersignal gesteuert. Genauer gesagt nimmt, wenn beispielsweise der Spannungswert über die Gleichrichtungsvorrichtung 106 aufgrund von Veränderungen in der Leistungsquellenspannung oder Veränderungen in der Last abnimmt, die Leitfähigkeit des Transistors 427 ab. Wenn die Leitfähigkeit des Transistors 427 abnimmt, steigt der Widerstandswert an, und der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrich tung 108' wird verlängert. Mit diesem Vorgang wird die Ladungszeit des ersten Kondensators 110 ebenfalls verlängert, um die Spannung über den ersten Kondensator 110 zu erhöhen.
Bei dieser Ausführungsform können somit die Resonanzspannungen konstant gemacht werden, und die Spannungen über den ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113 können ebenfalls konstant gemacht werden. Daher können Veränderungen in der Spannung über den ersten Kondensator 110 aufgrund von Veränderungen in der Leistungsquellenspannung, Veränderungen in der Last und dergleichen verhindert werden.
In einem Fall, der nicht auf diese Ausführungsform basiert, verändert sich, obwohl die Spannung des ersten Kondensators 110 fast konstant mit Bezug auf die Schaltfrequenz aufgrund des Glättungseffekts ist, die Spannung in Übereinstimmung mit Variationen in der Leistungsquellenspannung und dergleichen. Aus diesem Grund wird, wenn sich beispielsweise die Leistungsquellenspannung verändert und ansteigt, die Spannung des ersten Kondensators 110 bei einer Spannung oberhalb eines vorbestimmten Wertes konstant gemacht. Wenn die Leistungsquellenspannung abnimmt, wird die Spannung des ersten Kondensators 110 bei einer Spannung unterhalb des vorbestimmten Wertes konstant gemacht. Wenn die Spannung bei einer hohen Spannung konstant gemacht wird, wird eine übermäßige Spannung an die Schaltvorrichtung angelegt. Wenn die Spannung bei einer niedrigen Spannung konstant gemacht wird, kann die vorbestimmte Lastleistung nicht geliefert werden.
Bei dieser Ausführungsform kann das Mittel zum Erfassen und Steuern des Spannungswerts über der Gleichrichtervorrichtung 106 weggelassen werden.
41 ist ein Schaltbild, das die 20-ste Ausführungsform der Erfindung zeigt. 41 zeigt nur den Hauptteil der Ausführungsform, wobei der Rest weggelassen ist. Es sei bemerkt, dass der weggelassene Teil die gleiche Anordnung wie derjenige der in 40 gezeigten Ausführungsform aufweisen kann. Bei dieser Ausführungsform wird als ein Mittel 431 zum Steuern des An-Zeitraums eine Schaltvorrichtung 108' ein Mittel zum Erfassen einer Ausgangsspannung von einer Wechselstromquelle 101 (Eingangsspannung an eine Gleichrichtungsvorrichtung 106) verwendet. Um eine Ausgangsspannung von der Wechselstromquelle 101 zu erfassen, werden Gleichrichter 431-1 und 431-2 mit den Ausgangsanschlüssen der Wechselstromquelle 101 verbunden, und Ausgaben von den Gleichrichtern 431-1 und 431-2 werden in eine Zeitkonstantenschaltung 431-3 eingegeben. Eine Ausgabe von der Zeitkonstantenschaltung 431-3 wird in einem Fehlerverstärker 425 eingegeben, der mit dem in 40 identisch ist. Ähnlich zu dem Fehlerverstärker in 40 vergleicht der Fehlerverstärker 425 die Ausgabe von der Zeitkonstantenschaltung 431-3 mit einem Wert von einer Bezugssignalquelle 424 und steuert eine Ansteuerschaltung 426 und einen Transistor 427.
Bei dieser Ausführungsform kann daher, sogar wenn sich eine Ausgangsspannung von der Wechselstromquelle verändert, die Ausgangsspannung konstant gemacht werden.
42 ist ein Schaltbild, das die 21-ste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird eine zweite Schaltvorrichtung 108 beim Erfassen, dass ein Ausgangsstrom von einer Gleichrichtungsvorrichtung 106 für einen vorbestimmten Zeitraum fließt, abgeschaltet. Genauer gesagt werden ein Stromerfassungsmittel 441, ein Verzögerungsmittel 442, eine Bezugssignalquelle 443 und ein Komparator 444 zusätzlich angeordnet, um ein Schwingungsmittel 114-5 zu steuern. Da die Wirkungen dieser Ausführungsformen ohne weiteres aus der obigen Beschreibung verständlich sind, wird deren Beschreibung weggelassen. Obgleich nicht gezeigt, werden die Resonanzspannungen durch ein Steuermittel, wie das in 29, 34 oder 39 gezeigte, konstant gemacht.
43 ist ein Schaltbild, das die 22-ste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform werden der An-Zeitraum eines Paars von Schaltvorrichtungen 107 und 108 in Übereinstimmung mit einer an eine Leuchtstofflampe 111 als eine Last gelieferten Leistung gesteuert. Genauer gesagt werden ein Stromerfassungsmittel 451 und ein Spannungserfassungsmittel 452 angeordnet, und ein Schwingungsmittel 114-5 wird von einer Steuerschaltung 153 zum Empfang von Erfassungsausgaben von diesem Erfassungsmitteln gesteuert. Bei dieser Ausführungsform können die Resonanzspannungen ebenfalls durch ein Steuermittel, das in 29, 34 oder 39 gezeigt ist, konstant gemacht werden.
Da die Wirkungen dieser Ausführungsformen ohne weiteres aus der obigen Beschreibung verständlich sind, wird deren Beschreibung weggelassen. Bei der Ausführungsform können die An-Zeiträume des Paars von Schaltvorrichtungen 107 und 108 in Übereinstimmung mit nur dem Lampenstrom oder der Lampenspannung gesteuert werden. Außerdem kann der An-Zeitraum von einer der beiden Schaltvorrichtungen gesteuert werden. Außerdem kann die Schaltfrequenz geändert werden.
44 ist ein Schaltbild, das die 23-ste Ausführungsform der Erfindung zeigt. 50 zeigt nur den Hauptteil der Ausführungsform, wobei der Rest weggelassen ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Kondensatoren 110 und 113 senkrecht in Bezug auf diejenige in 29 umgedreht. Daher wird die Verbindung zwischen den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen 107 und 108 ebenfalls umgedreht. Außerdem wird bei der Ausführungsform, nachdem ein Entladestrom von dem ersten Kondensator 110 zu der ersten Schaltvorrichtung 107 über einen Induktor 109 für einen vorbestimmten Zeitraum fließt, die erste Schaltvorrichtung 107 abgeschaltet. Genauer gesagt umfasst die Ausführungsform ein Stromerfassungsmittel 461, ein Vergleichsmittel 462 zum Erfassen, dass ein von dem Stromerfassungsmittel 461 erhaltener Erfassungswert durch einen Nulldurchgang läuft und ansteigt, und ein Zeitgebermittel 463 zum Steuern eines Schwingungsmittel 114-5, nachdem das Vergleichsmittel 462 erfasst, dass der Erfassungswert durch den Nulldurchgangspunkt läuft.
Die Wirkungen dieser Ausführungsformen werden mit Bezug auf 45 beschrieben. 45 zeigt den Signalverlauf eines in der ersten Schaltvorrichtung 107 fließenden Stroms. Das Vergleichsmittel 462 erfasst die Nulldurchgangszeit t1 in 45. Das Zeitgebermittel 463 schaltet die erste Schaltvorrichtung 107 in einem vorbestimmten Zeitraum t2 nach der Nulldurchgangszeit t1 ab. Wie es aus der obigen Beschreibung offensichtlich ist, können daher die Resonanzspannungen konstant gemacht werden.
Bei dieser Ausführungsform kann die erste Schaltvorrichtung 107 für einen vorbestimmten Zeitraum nach dem Zeitpunkt abgeschaltet werden, bei dem ein in der parasitären Diode der ersten Schaltvorrichtung 107 fließender Strom mit dem Fließen aufhört. In diesem Fall kann, wenn die erste Schaltvorrichtung 107 ein Feldeffekttransistor ist, die in 44 gezeigte Schaltung ohne irgendeine Modifikation verwendet werden. Wenn die erste Schaltvorrichtung 107 ein bipolarer Transistor ist, kann der Zeitpunkt, in dem ein in einer kreuzgekoppelten Dioden fließender Strom mit dem Fließen aufhört, erfasst werden.
46 ist ein Schaltbild, das die 24-ste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird eine zweite Schaltvorrichtung 108 abgeschaltet, nachdem ein Strom in der zweiten Schaltvorrichtung 108 für einen vorbestimmten Zeitraum fließt. Genauer gesagt umfasst die Aus führungsform ein Stromerfassungsmittel 481 zum Erfassen eines Stroms in der zweiten Schaltvorrichtung 108, ein Integrationsmittel 482 zum Integrieren eines Erfassungswerts von dem Stromerfassungsmittel 481 und ein Vergleichsmittel 483 zum Vergleichen einer Ausgabe von dem Integrationsmittel 482 mit einem Bezugswert. Ein Schwingungsmittel 114-5 wird durch eine Ausgabe von dem Vergleichsmittel 483 gesteuert. Es sei bemerkt, dass das Schwingungsmittel 114-5 beispielsweise ein Signal mit einer konstanten Frequenz ausgibt.
Die Wirkungen dieser Ausführungsform werden mit Bezug auf 47A bis 47C beschrieben. 47A zeigt einen in der zweiten Schaltvorrichtung 108 fließenden Strom; 47B einen 47C in einer ersten Schaltvorrichtung 107 fließenden Strom; und einen Ausgangsstrom von einer Gleichrichtungsvorrichtung 106. Wenn das Vergleichsmittel 483 eingestellt ist, um ein Signal auszugeben, um die zweite Schaltvorrichtung 108 auszuschalten, wenn beispielsweise der Integralwert den Bereich des schraffierten Abschnitts der in 47A gezeigten Stromsignalverlaufs erreicht, kann ein Strom zuverlässig von der Gleichrichtungsvorrichtung 106 geliefert werden, wie es in 47C gezeigt ist. Das heißt, dass ein Strom von der Gleichrichtungsvorrichtung 106 geliefert werden kann, nachdem der Resonanzstrom einen Spitzenwert annimmt. Mit diesem Vorgang kann ein hoher Eingangsleistungsfaktor, eine Verringerung in der Eingangsstromverzerrung und eine konstante Ausgangsspannung erreicht werden.
48 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Fall zeigt, in dem die Erfindung auf eine Beleuchtungsvorrichtung angewendet wird. Die Bezugsziffer 201 bezeichnet einen Beleuchtungsbefestigungskörper einer Art, der direkt an der Decke anzubringen ist. Eine Entladungslampe 111 ist an dem Befestigungskörper 201 angebracht. Eine Leistungsversorgungsvorrichtung, wie diejenige bei einer der 15-ten bis 24- ten Ausführungsformen, ist als eine Entladungslampen-Lichtvorrichtung in dem Befestigungskörper 201 angeordnet. Es sei bemerkt, dass die Entladungslampen-Lichtvorrichtung nicht in dem Befestigungskörper 201 angeordnet werden muss, sondern außerhalb des Befestigungskörpers 201 angeordnet sein kann. Obwohl die Beleuchtungsvorrichtung diese Ausführungsform von einer Art ist, die direkt an einer Decke anzubringen ist, kann die Vorrichtung von einer anderen Art sein.
Verbesserungen an der Erfindung sind nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt. Beispielsweise kann eine Gleichrichtungsvorrichtung mit niedriger Geschwindigkeit anstatt einer Gleichrichtungsvorrichtung mit hoher Geschwindigkeit verwendet werden, und eine Hochgeschwindigkeitsdiode kann mit der Ausgangsseite dieser Gleichrichtungsvorrichtung mit niedriger Geschwindigkeit verbunden sein. Außerdem können die obigen Ausführungsformen geeignet miteinander kombiniert werden.
49 zeigt die Anordnung des Hauptteils einer Leistungsquellenvorrichtung, die an eine Gleichstromlastschaltung 551 angelegt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird die Gleichstromlastschaltung 551 über eine Gleichrichtungsschaltung 550 mit der Sekundärwicklungsseite eines Transformators 7'' verbunden, deren Primärwicklungsseite mit dem Knoten der obigen ersten und zweiten Schaltvorrichtung 5' und 6' und den Knoten der obigen ersten und zweiten Kondensatoren 8 und 11 verbunden ist.
Der Stromlastkreis 551 umfasst eine ohmsche Last und allgemeine elektronische Vorrichtungen und Schaltungen, die für Gleichstromleistungsquellen erforderlich sind.
Wie es oben beschrieben wurde, können daher erfindungsgemäß die folgenden Wirkungen erhalten werden.
Gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Erfindung kann, da ein Eingangsstrom von der Gleichrichtungsvorrichtung während im wesentlichen des ganzen Zeitraums einer gleichgerichteten nichtgeglätteten Gleichspannung geliefert werden kann, eine geglättete Ausgabe erhalten werden, und der Signalverlauf eines Eingangsstroms von der Wechselstromquelle kann einer Sinuswelle ähnlich gemacht werden, um eine Verringerung in der Verzerrung zu erzielen.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann durch Ändern des An-Zeitraums einer der Schaltvorrichtungen, die in dem Induktor gespeicherte Energie geändert und die Ausgangsspannung eingestellt werden. Außerdem tritt, da die Schaltfrequenz im wesentlichen konstant ist, kein Anstieg im Schaltverlust auf, obwohl sogar beispielsweise die Schaltfrequenz erhöht wird.
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung kann durch Ändern des Verhältnisses der An-Zeiträume des Paars von Schaltvorrichtungen die Ausgangsspannung auf die gleiche Art und Weise wie bei dem vierten Aspekt der Erfindung eingestellt werden. Außerdem kann eine ausreichend geglättete Ausgangsspannung durch Ändern des An-Zeitraums einer der Schaltvorrichtungen in Übereinstimmung mit dem Spitzenwert einer Spannungsausgabe von der Wechselstromquelle für jeden Halbzyklus erhalten werden.
Gemäß den fünften und sechsten Aspekten der Erfindung kann durch Ändern der Schaltfrequenz der absolute An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung geändert und die Ausgangsspannung ebenfalls geändert werden.
Gemäß dem siebenten Aspekt der Erfindung kann, da der zweite Kondensator mit der anderen Schaltvorrichtung und dem Induktor in einer parallelen Verbindungsform verbunden ist, eine einfache Anordnung verwirklicht werden.
Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung kann, da der zweite Kondensator zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung verbunden ist, eine einfache Anordnung verwirklicht werden, die derjenigen gemäß dem siebenten Aspekt der Erfindung ähnlich ist.
Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung kann, da der zweite Kondensator zwischen der Gleichrichtungsvorrichtung und dem Paar von Schaltvorrichtungen verbunden ist, eine einfache Anordnung verwirklicht werden, die gleich derjenigen gemäß dem siebenten Aspekt der Erfindung ist.
Gemäß dem zehnten Aspekt der Erfindung umfasst die Ausgangsschaltung die Impedanzschaltung, deren Impedanz mit einem Anstieg in der Frequenz abnimmt. Sogar wenn die Schwingungsfrequenz erhöht wird, kann somit die Impedanz einer Route zum Verwirklichen einer Verringerung der Verzerrung niedrig gehalten und ein ausreichender Resonanzstrom erhalten werden.
Gemäß dem 11-ten Aspekt der Erfindung kann, da der Ansteuertransformator die Schwingung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen bei Entfernung einer Last anhält, ein Anstieg in der Beanspruchung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen verhindert werden.
Gemäß dem 12-ten Aspekt der Erfindung kann die Pulsation einer Ausgabe verringert und die Lichtausbeute verbessert werden, wodurch die Lichtwelligkeit verringert wird.
Gemäß dem 13-ten Aspekt der Erfindung wird, da der An-Zeitraum der anderen Schaltvorrichtung in einem vorbestimmten Zeitraum bei einem Startvorgang der Entladungslampe kürzer als derjenige in dem Lampen-An-Zeitraum eingestellt wird, die Entladungslampe gestartet, nachdem die Filamente ausreichend vorerwärmt sind. Daher kann eine Verkürzung der Nutzungsdauer der Entladungslampe verhindert werden.
Gemäß dem 14-ten Aspekt der Erfindung wird die Lichtausbeute verbessert, und die Pulsation eines Lampenstroms kann verringert werden, wodurch eine Verringerung bei der Lichtwelligkeit erzielt wird.
Gemäß dem 15-ten und 16-ten Aspekten der Erfindung kann, da ein Eingangsstrom von der Gleichrichtungsvorrichtung im wesentlichen überall in dem gesamten Zeitraum der gleichgerichteten nichtgeglätteten Gleichspannung geliefert werden kann, der Signalverlauf eines Eingangsstroms von der Wechselstromquelle ähnlich einer Sinuswelle gemacht werden, um eine Verringerung der Verzerrung zu erzielen. Außerdem kann, da ein Strom in der ersten Schaltvorrichtung, der den Betrag einer Resonanzspannung bestimmt, direkt gesteuert wird, die Resonanzschaltung auf einen beliebigen Wert oder einen konstanten Wert gesteuert werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 17-ten Aspekt der Erfindung kann, da der An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung gesteuert wird, sodass der Spitzenwert eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Stroms einen vorbestimmten Wert annimmt, die Resonanzspannung konstant gemacht werden. Dies hindert die Schaltvorrichtung am Zusammenbrechen beim Anlegen einer übermäßigen Spannung. Dies beseitigt ebenfalls die Notwendigkeit, eine Schaltvorrichtung mit einer hohen Durchbruchspannung zu verwenden, und verhindert somit einen Anstieg in den Kosten.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 18-ten Aspekt der Erfindung können, da der Integralwert eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Stroms auf einen vorbestimmten Wert gesteuert wird, im wesentlichen die gleichen Wirkungen wie diejenigen des 17-ten Aspektes erhalten werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 19-ten Aspekt der Erfindung können, da der Anfangswert eines in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Resonanzstroms auf einen vorbestimmten Wert gesteuert wird, die gleichen Wirkungen wie diejenigen des 17-ten Aspektes erhalten werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 20-sten Aspekt der Erfindung wird der vorbestimmte Wert eines Stroms, der den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung bestimmt, in Übereinstimmung mit den Spannungswerten über die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen geändert. Daher können die Spannungen über die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen ohne Rücksicht auf Veränderungen in der Leistungsquellenspannung, Veränderungen in der Last und dergleichen konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 21-sten Aspekt der Erfindung kann, da die zweite Schaltvorrichtung abgeschaltet wird, nachdem ein Strom darin für einen vorbestimmten Zeitraum fließt, ein Ladestrom zuverlässig an den ersten Kondensator geliefert werden. Daher kann eine Verbesserung im Leistungsfaktor und eine Verringerung der Eingangsstromsverzerrung erzielt werden.
Die Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 22-sten Aspekt der Erfindung kann, da die zweite Schaltvorrichtung einen vorbestimmten Zeitraum abgeschaltet wird, nachdem ein Spitzenabschnitt eines Resonanzstroms fließt, ein Ladestrom zuverlässig an den ersten Kondensator geliefert werden. Daher können die gleichen Wirkungen wie diejenigen des 21-sten Aspekts erhalten werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 23-sten Aspekt der Erfindung können, da ein Eingangs/Ausgangsstrom in der Gleichrichtungsvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum fließt, die gleichen Wirkungen wie diejenigen der 21-sten und 22-sten Aspekte erhalten werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 24-ten Aspekt der Erfindung kann, da der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Spannungswert gesteuert wird, der der Spannung über den ersten Kondensator entspricht, die Spannung über den ersten Kondensator durch Steuern der Ladungsmenge des ersten Kondensators konstant gemacht werden. Mit diesem Vorgang kann, sogar wenn sich die Leistungsquellenspannung verändert, die Spannung über den ersten Kondensator konstant gemacht werden, und die an die Last angelegte Spannung kann ebenfalls konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 25-sten Aspekt der Erfindung kann, da der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Wechselstromquelle gesteuert wird, die Spannung über den ersten Kondensator durch Steuern der Ladungsmenge des ersten Kondensators konstant gemacht werden. Mit diesem Vorgang kann, sogar wenn sich die Leistungsquellenspannung verändert, die Spannung über den ersten Kondensator konstant gemacht werden, und die an die Last angelegte Spannung kann ebenfalls konstant gemacht werden.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 26-sten Aspekt der Erfindung kann, da der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von der Ausgangsschaltung gesteuert wird, die Menge der an die Last gelieferten Leistung konstant gemacht werden.
Gemäß dem 27-sten Aspekt der Erfindung wird, um die Erfindung auf eine Ladelampen-Lichtvorrichtung anzuwenden, eine Entladungslampe als eine Last der Leistungsquellenvorrichtung verwendet. Daher wird die Pulsation der Ausgabe weiter verringert, um die Lichtausbeute zu verbessern und die Lichtwelligkeit zu verringern.
Gemäß dem 28-sten Aspekt der Erfindung wird, um die Erfindung auf eine Beleuchtungsvorrichtung anzuwenden, die Entladungslampen-Lichtvorrichtung des 31-ten Aspektes in dem Vorrichtungskörper angeordnet. Daher wird die Lichtausbeute verbessert, um Verringerungen in der Pulsation eines Lampenstroms und der Lichtwelligkeit zu Erzielen.
Bei der Leistungsquellenvorrichtung gemäß dem 29-sten Aspekt der Erfindung wird eine von dem Resonanzsystem des Resonanzkondensatormittels und des Induktionsmittels erzeugte Hochfrequenzspannung von dem Gleichrichtungsmittel in eine Wechselspannung gleichgerichtet. Mit diesem Vorgang wird die gleichgerichtete Ausgangsspannung gleich der Eingangsspannung, um einen Eingangsstrom sogar in einem Zeitraum zu gewährleisten, in dem die Wechselspannung niedrig ist, wodurch Verringerungen bei der Verzerrung und den harmonischen Komponenten des Eingangsstroms erzielt werden.

Claims

Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung mit: einer Gleichrichtungsvorrichtung (4) zum Gleichrichten einer Eingangsspannung von einer Wechselstromquelle und Ausgeben einer nichtgeglätteten Gleichspannung; ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6), die in Reihe zwischen einem Paar von Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung (4) geschaltet sind und abwechselnd mit einer Frequenz höher als diejenige der Wechselstromquelle an/ausschalten; und einem ersten Kondensator (8), der mit einer der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) parallel geschaltet ist, zum Glätten der nichtgeglätteten Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung ferner umfasst: einen Induktor (7-1), der zwischen der einen Schaltvorrichtung (5, 6) und dem ersten Kondensator (8) in Reihe vorgesehen ist; einem zweiten Kondensator (11), der in Reihe mit dem Induktor (7-1) geschaltet ist und konfiguriert ist, um mit dem Induktor in Übereinstimmung mit An/Aus-Vorgängen der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) mitzuschwingen; und einer Entladungslampe (9), die parallel mit dem Induktor (7-1) geschaltet ist und an die eine Hochfrequenzleistung angelegt wird, und wobei ein Strom von der Wechselstromquelle im wesentlichen während einer gesamten Periode eines Zyklus der Ausgangsspannung der Wechselstromquelle eingegeben wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des ersten Kondensators größer als diejenige des zweiten Kondensators ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch ein Schaltsteuermittel (12) zum An/Aus-Schalten der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz, und das im Stande ist, ein Verhältnis der An-Zeiträume der Schaltvorrichtungen zu ändern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch ein Schaltsteuermittel (12) zum An/Aus-Schalten der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz, und das im Stande ist, ein Verhältnis der An-Zeiträume der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) zu ändern, wobei das Schaltsteuermittel (12) den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung verkürzt, wenn ein Spitzenwert einer Spannungsausgabe der Wechselstromquelle (1) für jeden Halbzyklus groß ist, und den An-Zeitraum verlängert, wenn der Spitzenwert klein ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch ein Schaltsteuermittel, das im Stande ist, eine An/Aus-Frequenz der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) zu ändern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) mit einer relativ niedrigen Frequenz in einem Zeitraum an/ausgeschaltet werden, die einem kleinen Spitzenwert einer Ausgangsspannung von der Gleichrichtungsvorrichtung (4) entspricht, und mit einer relativ hohen Frequenz an/ausgeschaltet werden, wenn der Spitzenwert ansteigt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (11) mit der zweiten Schaltvorrichtung (6) verbunden ist, und der Induktor (7-1) parallel geschaltet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (11) zwischen den Ausgangsanschlüssen der Gleichrichtungsvorrichtung (4) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kondensator (11) parallel mit einer Diode (27) geschaltet ist, die die gleiche Polarität wie eine Ausgangspolarität der Gleichrichtungsvorrichtung (4) aufweist, und dass er zwischen mindestens einem Ausgangsanschluss der Gleichrichtungsvorrichtung (4) und den ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impedanzschaltung, deren Impedanz bei einem Anstieg in der Frequenz abnimmt, in einer Ausgangsschaltung (7, 7-2) angeordnet ist, die die Entladungslampe (9) als eine Last umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsschaltung (7, 7-2) zum Erhalten einer Ausgabe mit hoher Frequenz auf einer Grundlage der durch den Induktor und den zweiten Kondensator verursachten Resonanz mit dem Induktor (7-1) gekoppelt ist, eine Primärwicklung eines Transformators (7) mit einer Last in einer Reihe geschaltet ist, an die Leistung über die Ausgangsschaltung (7, 7-2) geliefert wird, und eine Ansteuersteuerung der ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (5, 6) durch eine Ausgabe von einer Sekundärwicklung des Transformators durchgeführt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner gekennzeichnet durch eine Entladungslampe (9) als eine Last, die in einer Ausgangsschaltung (7, 7-2) zum Erhalten einer hohen Ausgabe auf einer Grundlage der durch den Induktor und den zweiten Kondensator verursachten Resonanz angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung (6) in einem vorbestimmten Zeitraum bei einem Startvorgang der Entladungslampe eingestellt ist, um länger als diejenige in einem Lampen-An-Zeitraum zu sein.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Entladungslampe (9) an einem Beleuchtungs-Befestigungskörper (261) angebracht ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (114), die einen An-Zeitraum in Übereinstimmung mit einem in der ersten Schaltvorrichtung fließenden Strom steuert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (110) mit der ersten Schaltvorrichtung (107) in einer parallelen Verbindungsform verbunden ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (114) den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung (107) steuert, so dass ein Spitzenwert eines von dem ersten Kondensator (110) entladenen und in der ersten Schaltvorrichtung (107) fließenden Entladungsstroms einen vorbestimmten Wert annimmt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung steuert, so dass ein Integralwert eines von dem ersten Kondensator (110) über den Induktor (109-1) und der ersten Schaltvorrichtung (107) entladenen Entladungsstrom einen vorbestimmten Wert annimmt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung (107) steuert, so dass ein Anfangswert eines von der zweiten Schaltvorrichtung (108) fließenden Resonanzstroms einen vorbestimmten Wert annimmt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) einen vorbestimmten Wert eines Stromwerts zum Bestimmen den An-Zeitraum der ersten Schaltvorrichtung (107) in Übereinstimmung mit Spannungswerten über die ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (107,108) ändert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) die zweite Schaltvorrichtung (108) abschaltet, nachdem ein Strom darin für einen vorbestimmten Zeitraum fließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) die zweite Schaltvorrichtung (108) einen vorbestimmten Zeitraum abschaltet, nachdem ein Spitzenabschnitt eines von dem zweiten Induktor (109-1) und dem zweiten Kondensator (113) erzeugten Stroms in der zweiten Schaltvorrichtung (108) fließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) die zweite Schaltvorrichtung (108) abschaltet, nachdem mindestens einer der Eingangs- und Ausgangsströme in der Gleichrichtungsvorrichtung für einen vorbestimmten Zeitraum fließt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung (108) in Übereinstimmung mit einem Spannungswert steuert, der einer Spannung über den ersten Kondensator (110) entspricht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung (108) in Übereinstimmung mit einem Wechselspannungswert steuert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (114) den An-Zeitraum der zweiten Schaltvorrichtung (108) in Übereinstimmung mit einer Ausgabe von einer Ausgangsschaltung (109, 109-2) zum Erhalten einer Hochfrequenzausgabe auf einer Grundlage der von dem Induktor und dem zweiten Kondensator verursachten Resonanz steuert.
Vorrichtung gemäß Anspruch 15 oder 16, ferner gekennzeichnet durch eine Entladungslampe (111) als eine Last, die in einer Ausgangsschaltung (109, 109-2) zum Erhalten einer Ausgabe mit hoher Frequenz auf einer Grundlage der durch den Induktor und den zweiten Kondensator verursachten Resonanz angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Entladungslampe (111) an einem Beleuchtungsbefestigungskörper (201) angebracht ist.