JP2000116151A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 確実に高調波を減少できる放電灯点灯装置を
提供する。 【解決手段】 電源電圧変動あるいは負荷変動により出
力が低下すると、抵抗R1，R2の接続点の電圧が低下す
る。ツェナダイオードZD1 がオフしてトランジスタQ2が
オフし、抵抗R4，R5によりコンデンサC8を徐々に充電
し、電界効果トランジスタQ3のゲートに徐々に電圧を印
加する。電界効果トランジスタQ3がオフ状態からソー
ス、ドレイン間の見掛上のインピーダンスが徐々に低下
し、抵抗R6に電流を供給し、入力電流が鋭利になること
なく連続的になり高調波成分を減少させる。蛍光ランプ
FLの温度が上昇すると抵抗R6の抵抗値が上昇し、入力電
流を流入させる量を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高調波成分を低下
させた電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の放電灯点灯装置としては
たとえば特許掲載第２７３１０９３号公報に記載の構成
が知られている。

【０００３】この特許掲載第２７３１０９３号公報に
は、商用交流電源に全波整流回路が接続され、この全波
整流回路に容量の大きな第１のコンデンサが接続され、
この第１のコンデンサにはダイオードを介して容量が小
さい第２のコンデンサが並列に接続されている。

【０００４】また、第２のコンデンサには、インバータ
回路が接続されている。このインバータ回路は、インバ
ータトランスおよび共振用のコンデンサの並列共振回路
およびトランジスタのコレクタ、エミッタが接続されて
いる。さらに、充電用コンデンサおよびインダクタが接
続され、第２のコンデンサ、充電用コンデンサおよびイ
ンダクタなどにて、振動回路が構成されている。

【０００５】さらに、インバータトランスには、蛍光ラ
ンプが接続されている。

【０００６】そして、全波整流回路の電圧値が充電用コ
ンデンサの電圧値以上のときには第１のコンデンサおよ
び第２のコンデンサからインバータ回路に入力電流を供
給し、一方、全波整流回路の電圧値が充電用コンデンサ
の電圧値より低下するときには、振動回路から入力電流
を供給し、入力電流をほぼ連続して供給することによ
り、高調波成分の減少を図っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許掲載第２７３１０９３号公報に記載の構成の場合、電
源電圧の変動、負荷変動あるいは温度変化に伴う特性の
変化には対応できず、入力電流に休止区間が生じて高調
波が含まれてしまうおそれがある問題を有している。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、確実に高調波を減少できる電源装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源装置
は、交流電源からの交流を整流する整流回路と、この整
流回路の出力側に並列に接続された第１のコンデンサ
と、この第１のコンデンサの一端に順極性で直列に接続
されたダイオードと、このダイオードを介して前記第１
のコンデンサに並列に接続された第２のコンデンサと、
この第２のコンデンサを含み、インダクタンス素子およ
び充電用コンデンサを有し、この充電用コンデンサに前
記整流回路の出力の最大瞬時電圧値より低い電圧で充電
する振動回路と、この振動回路に対して並列に接続さ
れ、共振回路およびスイッチング素子を有し、前記整流
回路の出力レベルが前記充電用コンデンサの充電レベル
以上のときには前記第１および第２のコンデンサから入
力電流が供給され、前記整流回路の出力レベルが前記充
電用コンデンサの充電レベルより低下するときには前記
振動回路から入力電流が供給され前記スイッチング素子
のスイッチング動作により前記共振回路を動作させて負
荷に出力するインバータ回路と、入力電圧を検出する入
力電圧検出手段と、この入力電圧検出手段で入力電圧が
所定値以下であると検出されると入力電流を流す入力電
流流入手段とを具備したもので、インバータ回路は整流
回路の出力レベルが充電用コンデンサの充電レベル以上
のときには第１のコンデンサおよび第２のコンデンサか
ら入力電流を供給し、整流回路の出力レベルが充電用コ
ンデンサの充電レベルより低下するときには振動回路か
ら入力電流を供給し、スイッチング素子のスイッチング
動作により共振回路を動作させて放電ランプを点灯さ
せ、入力電圧検出回路は入力電圧が所定値以下であると
検出すると入力電流流入手段から入力電流を供給するの
で、たとえば電源変動、負荷変動しても入力電流を連続
して供給でき、高調波成分の低減を図れる。

【００１０】請求項２記載の電源装置は、交流電源から
の交流を整流する整流回路と、この整流回路の出力側に
並列に接続された第１のコンデンサと、この第１のコン
デンサの一端に順極性で直列に接続されたダイオード
と、このダイオードに並列に接続された第２のコンデン
サと、この第２のコンデンサを含み、インダクタンス素
子および充電用コンデンサを有し、この充電用コンデン
サに前記整流回路の出力の最大瞬時電圧値より低い電圧
で充電する振動回路と、この振動回路に対して並列に接
続され、共振回路およびスイッチング素子を有し、前記
整流回路の出力レベルが前記充電用コンデンサの充電レ
ベル以上のときには前記第１および第２のコンデンサか
ら入力電流が供給され、前記整流回路の出力レベルが前
記充電用コンデンサの充電レベルより低下するときには
前記振動回路から入力電流が供給され前記スイッチング
素子のスイッチング動作により前記共振回路を動作させ
て負荷に出力するインバータ回路と、入力電圧を検出す
る入力電圧検出手段と、この入力電圧検出手段で入力電
圧が所定値以下であると検出されると入力電流を流す入
力電流流入手段とを具備したもので、インバータ回路は
整流回路の出力レベルが充電用コンデンサの充電レベル
以上のときには第１のコンデンサおよび第２のコンデン
サから入力電流を供給し、整流回路の出力レベルが充電
用コンデンサの充電レベルより低下するときには振動回
路から入力電流を供給し、スイッチング素子のスイッチ
ング動作により共振回路を動作させて放電ランプを点灯
させ、入力電圧検出回路は入力電圧が所定値以下である
と検出すると入力電流流入手段から入力電流を供給する
ので、たとえば電源変動、負荷変動しても入力電流を連
続して供給でき、高調波成分の低減を図れる。

【００１１】請求項３記載の電源装置は、請求項１また
は２記載の電源装置において、入力電流流入手段は、整
流回路に対して並列に接続されたインピーダンス手段を
有するもので、簡単な構成で入力電流を連続的に供給す
る。

【００１２】請求項４記載の電源装置は、請求項３記載
の放電灯点灯装置において、インピーダンス手段は、正
温度特性の抵抗であるもので、温度変化が生じても入力
電流を連続して供給でき、高調波成分の低減を図れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電源装置の一実施
の形態の放電灯点灯装置を図面を参照して説明する。

【００１４】図１に示すように、商用交流電源ｅにイン
ダクタL1を介してダイオードブリッジの全波整流回路１
の入力端子が接続され、この全波整流回路１の出力端子
には容量の大きな第１のコンデンサC1が接続され、この
第１のコンデンサC1にはダイオードD1、および、第１の
コンデンサC1に比べて容量が小さい第２のコンデンサC2
の直列回路が並列に接続されている。

【００１５】また、第２のコンデンサC2には、インバー
タ回路２が接続されている。このインバータ回路２は、
インバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aおよび共振用の
コンデンサC3の並列共振回路３およびスイッチング素子
となるトランジスタQ1のコレクタ、エミッタが接続され
ている。さらに、トランジスタQ1のエミッタ、コレクタ
間には、ダイオードD2およびダイオードD3の直列回路が
接続されている。また、ダイオードD1と、ダイオードD2
およびダイオードD3の接続点との間には、充電用コンデ
ンサC4およびインダクタンス素子としてのインダクタL2
の直列回路が接続され、第２のコンデンサC2、充電用コ
ンデンサC4およびインダクタL2などにて、振動回路４が
構成されている。

【００１６】さらに、トランジスタQ1のベースには図示
しない制御回路が接続され、この制御回路はトランジス
タQ1をスイッチング制御する。

【００１７】また、インバータトランスTr1 の二次巻線
Tr1bには、直流カット用のコンデンサC5を介して負荷で
ある放電ランプとしての蛍光ランプFLのフィラメントFL
1 ，FL2 が接続され、これらフィラメントFL1 ，FL2 に
は始動用のコンデンサC6が接続されている。

【００１８】さらに、全波整流回路１の出力側に入力電
圧検出手段５が接続され、この入力電圧検出手段５は全
波整流回路１に抵抗R1および抵抗R2の直列回路が接続さ
れ、抵抗R2に対して並列にツェナダイオードZD1 および
抵抗R3の直列回路が接続され、ツェナダイオードZD1 お
よび抵抗R3の接続点にはトランジスタQ2のベースが接続
されている。また、第２のコンデンサC2に対して並列
に、抵抗R4および抵抗R5の直列回路が接続され、抵抗R5
の両端にはトランジスタQ2のコレクタ、エミッタが接続
され、抵抗R4および抵抗R5の接続点は入力電流流入手段
６のスイッチング素子としての電界効果トランジスタQ3
のゲートに接続されている。さらに、この電界効果トラ
ンジスタQ3のドレイン、ソースはインピーダンス手段と
しての正温度特性の抵抗R6を介して第１のコンデンサC1
の両端に接続され、電界効果トランジスタQ3のゲート、
ソース管にはコンデンサC7が接続されている。なお、抵
抗R6は、たとえば蛍光ランプFLの温度を検出するように
配置されている。

【００１９】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００２０】まず、インバータ回路２がトランジスタQ1
のスイッチング動作によってオン、オフ動作すると、イ
ンバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aと充電用コンデン
サC4との共振作用により高周波電圧が発生し、二次巻線
Tr1bにも高周波電圧が誘起される。

【００２１】また、トランジスタQ1がオンすると、イン
バータトランスTr1 の一次巻線Tr1aに電流が流れるとと
もに充電用コンデンサC4、インダクタL2およびダイオー
ドD3を介して電流が流れて充電用コンデンサC4が充電さ
れる。そして、充電用コンデンサC4に全波整流回路１か
らの脈流電圧のピーク値よりも低い直流電圧を蓄える。

【００２２】ここで、全波整流回路１の脈流電圧が充電
用コンデンサC4の充電電圧よりも高い区間と、低い区間
とに分けて説明する。

【００２３】まず、脈流電圧が高い区間の任意の時間部
分において、インバータ回路２のトランジスタQ1がオン
すると、インバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aへはほ
とんどが第１のコンデンサC1から、一部が第２のコンデ
ンサC2から供給される。そして、第１のコンデンサC1と
第２のコンデンサC2との合成容量は、インバータ回路２
が必要とするエネルギを与えるに十分な容量である。こ
れら第１のコンデンサC1と第２のコンデンサC2とからの
電流供給に見合って商用交流電源ｅ側からエネルギが入
力電流となって流入する。そして、脈流電圧の変化に対
応してトランジスタQ1のスイッチング動作に伴うように
動作され、交流電圧正弦波値上に沿ってインバータ回路
２のインバータ動作の高周波の微少でかつ等しい振幅が
全区間に重畳される。

【００２４】すなわち、この脈流電圧が高い区間では第
１のコンデンサC1と第２のコンデンサC2との合成値は供
給脈流電圧により与えられるエネルギがインバータ回路
２の要求するエネルギに対して満たされた値となってい
る。

【００２５】このため第１のコンデンサC1および第２の
コンデンサC2のいずれもリップル成分が小さく、発熱も
小さく、動作の信頼性を高めることができる。

【００２６】そして、この脈流電圧が高い区間において
トランジスタQ1のオフ時に充電用コンデンサC4への充電
が行なわれる。なお、この脈流電圧が高い区間において
は充電用コンデンサC4からインバータ回路２側へは放電
されない。

【００２７】次に、脈流電圧が低い区間において、充電
用コンデンサC4の充電電圧に対して全波整流回路１の脈
流正弦波電圧が低下し始めたときにトランジスタQ1がオ
ンされると、インバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aへ
は最初に第２のコンデンサC2から電流が供給される。そ
して、第２のコンデンサC2の容量はインバータ回路２が
必要とするエネルギを与えるには不十分なため、トラン
ジスタQ1のオン後に一次巻線Tr1aに流れる電流が増加す
るに従って、第２のコンデンサC2の電圧は低下する。そ
して、第２のコンデンサC2の電圧が第１のコンデンサC1
の電圧まで低下した時点から第２のコンデンサC2で不足
しているインバータ回路２へ第１のコンデンサC1がエネ
ルギ供給する。

【００２８】そして、トランジスタQ1がオフするまでエ
ネルギ供給されるが、第１のコンデンサC1からのエネル
ギ供給が開始されてから第２のコンデンサC2の電圧の低
下は少なくなる。また、第１のコンデンサC1からインバ
ータ回路２へのエネルギ供給は、これに見合った分のエ
ネルギを商用交流電源ｅ側から入力電流として流入させ
る。

【００２９】一方、充電用コンデンサC4の充電電圧はイ
ンダクタL2の過渡インピーダンスによりエネルギの放出
が遅れ、トランジスタQ1がオフする直前の時点でエネル
ギを放出するようになる。そして、トランジスタQ1がオ
フすると、充電用コンデンサC4の充電電圧はインダクタ
L2、ダイオードD2および第２のコンデンサC2を有する直
列回路への電圧供給源となる。ここで、インダクタL2お
よび第２のコンデンサC2は振動的共振が得られるように
設定されているので、第２のコンデンサC2へ正弦波状に
充電される。そして、この充電はインバータ回路２にお
いて、トランジスタQ1が次にオンしたときダイオードD2
により供給が不足とならない電圧まで高められる。

【００３０】そして、充電用コンデンサC4の充電電圧に
対して第１のコンデンサC1の電圧が低下するに従って第
２のコンデンサC2の電圧は低下し、インダクタL1と第２
のコンデンサC2による振幅が大きくなる。また、入力電
流は少なくなるが電流は連続して流れ込む。

【００３１】このように、商用交流電源ｅからの入力電
流が連続して流れることにより入力電流に高調波成分が
介入するのを阻止している。

【００３２】また、電源電圧変動あるいは負荷変動によ
り出力が低下すると、図２（ａ）に示すように、入力電
流に休止区間が生じてしまう。しかしながら、抵抗R1お
よび抵抗R2の接続点の電圧が低下し、ツェナダイオード
ZD1 がオフしてトランジスタQ2のベース電流がなくな
り、トランジスタQ2がオフして、抵抗R4および抵抗R5に
よりコンデンサC8が徐々に充電され、電界効果トランジ
スタQ3のゲートに徐々に電圧を印加し、電界効果トラン
ジスタQ3がオフ状態からソース、ドレイン間の見掛上の
インピーダンスが徐々に低下し、図２（ｃ）に示すよう
に抵抗R6に電流を供給し、図２（ｂ）に示すように、入
力電流が鋭利になることなく連続的になり高調波成分を
減少させる。なお、電界効果トランジスタQ3はアナログ
的に連続的な制御する。

【００３３】さらに、蛍光ランプFLの温度が上昇すると
抵抗R6の抵抗値が上昇し、入力電流を流入させる量を減
少させる。

【００３４】なお、上記実施の形態では、第２のコンデ
ンサC2はダイオードD1を介して第１のコンデンサC1に直
列に接続しているが、図３に示すように、ダイオードD1
に対して並列に接続しても同様の効果を得ることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、入力
電圧検出回路は入力電圧が所定値以下であると検出する
と入力電流流入手段から入力電流を供給するので、たと
えば電源変動、負荷変動しても入力電流を連続して供給
でき、高調波成分の低減を図ることができる。

【００３６】請求項２記載の電源装置によれば、入力電
圧検出回路は入力電圧が所定値以下であると検出すると
入力電流流入手段から入力電流を供給するので、たとえ
ば電源変動、負荷変動しても入力電流を連続して供給で
き、高調波成分の低減を図ることができる。

【００３７】請求項３記載の電源装置によれば、請求項
１または２記載の電源装置において、入力電流流入手段
は、整流回路に対して並列に接続されたインピーダンス
手段を有するもので、簡単な構成で入力電流を連続的に
供給できる。

【００３８】請求項４記載の電源装置によれば、請求項
３記載の放電灯点灯装置において、インピーダンス手段
は、正温度特性の抵抗であるもので、温度変化が生じて
も入力電流を連続して供給でき、高調波成分の低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源装置の一実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図である。

【図２】同上動作を示す波形図である。 （ａ） 休止区間を有する入力電流 （ａ） 休止区間を改善した入力電流 （ｂ） 抵抗R6に流れる電流

【図３】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回
路図である。

【符号の説明】

１ 全波整流回路 ２ インバータ回路 ３ 並列共振回路 ４ 振動回路 ５ 入力電圧検出手段 ６ 入力電流流入手段 C1 第１のコンデンサ C2 第２のコンデンサ C4 充電用コンデンサ D1 ダイオード ｅ 商用交流電源 FL 負荷である放電ランプとしての蛍光ランプ L2 インダクタンス素子としてのインダクタ Q1 スイッチング素子となるトランジスタ R6 インピーダンス手段としての抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K072 AA02 BA03 BB01 BC01 CA14 DB03 DD05 EB04 EB05 GA01 GB04 GC04 HB03 5H007 AA02 AA08 BB03 CA01 CB07 CB23 CB25 CC01 CC03 DA05 DC05 DC08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源からの交流を整流する整流回路
   と、 この整流回路の出力側に並列に接続された第１のコンデ
   ンサと、 この第１のコンデンサの一端に順極性で直列に接続され
   たダイオードと、 このダイオードを介して前記第１のコンデンサに並列に
   接続された第２のコンデンサと、 この第２のコンデンサを含み、インダクタンス素子およ
   び充電用コンデンサを有し、この充電用コンデンサに前
   記整流回路の出力の最大瞬時電圧値より低い電圧で充電
   する振動回路と、 この振動回路に対して並列に接続され、共振回路および
   スイッチング素子を有し、前記整流回路の出力レベルが
   前記充電用コンデンサの充電レベル以上のときには前記
   第１および第２のコンデンサから入力電流が供給され、
   前記整流回路の出力レベルが前記充電用コンデンサの充
   電レベルより低下するときには前記振動回路から入力電
   流が供給され前記スイッチング素子のスイッチング動作
   により前記共振回路を動作させて負荷に出力するインバ
   ータ回路と、 入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、 この入力電圧検出手段で入力電圧が所定値以下であると
   検出されると入力電流を流す入力電流流入手段とを具備
   したことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 交流電源からの交流を整流する整流回路
   と、 この整流回路の出力側に並列に接続された第１のコンデ
   ンサと、 この第１のコンデンサの一端に順極性で直列に接続され
   たダイオードと、 このダイオードに並列に接続された第２のコンデンサ
   と、 この第２のコンデンサを含み、インダクタンス素子およ
   び充電用コンデンサを有し、この充電用コンデンサに前
   記整流回路の出力の最大瞬時電圧値より低い電圧で充電
   する振動回路と、 この振動回路に対して並列に接続され、共振回路および
   スイッチング素子を有し、前記整流回路の出力レベルが
   前記充電用コンデンサの充電レベル以上のときには前記
   第１および第２のコンデンサから入力電流が供給され、
   前記整流回路の出力レベルが前記充電用コンデンサの充
   電レベルより低下するときには前記振動回路から入力電
   流が供給され前記スイッチング素子のスイッチング動作
   により前記共振回路を動作させて負荷に出力するインバ
   ータ回路と、 入力電圧を検出する入力電圧検出手段と、 この入力電圧検出手段で入力電圧が所定値以下であると
   検出されると入力電流を流す入力電流流入手段とを具備
   したことを特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】 入力電流流入手段は、整流回路に対して
   並列に接続されたインピーダンス手段を有することを特
   徴とする請求項１または２記載の電源装置。
4. 【請求項４】 インピーダンス手段は、正温度特性の抵
   抗であることを特徴とする請求項３記載の電源装置。