JP2001284075A

JP2001284075A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2001284075A
Application number: JP2000099347A
Authority: JP
Inventors: Katsunobu Hamamoto; 勝信濱本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】チョッパ回路のスイッチング素子にかかるスト
レスを抑えると共に、放電灯の光出力の低下を抑えるこ
との可能な放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】発振制御部５の駆動回路６は、インバータ
部１を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ
する駆動信号を出力し共振回路３の放電灯４に高周波電
力を供給することで放電灯４が点灯する。スイッチング
素子Ｑ２は、インバータ部１とチョッパ回路２とに共用
化されている。発振制御部５は電源電圧検出回路７を含
んでおり、電源電圧検出回路７により検出された交流電
源Ｅの電源電圧が低下すると、スイッチング素子Ｑ２の
駆動信号のオンデューティ比を小さくする。このオンデ
ューティ比は、交流電源Ｅの電源電圧が定格値であると
き０．５より大きく設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の放電灯点灯装置として、特開昭６
０−１３４７７６号や特開平３−２８５５６８号に開示
されたものがある。図８に一例を示す。図示する放電灯
点灯装置は、交流電源から平滑直流電源を得るとともに
入力力率改善の機能を有するチョッパ回路と、平滑直流
電源を電源として高周波電力に電力変換するインバータ
部とが、一部のスイッチング素子を共用する構成を有す
る。

【０００３】以下、その回路構成について説明する。イ
ンバータ部は、２個のスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２
と、バイポーラトランジスタからなるスイッチング素子
Ｑ５１に逆並列接続されたダイオードＤ５２と、直流カ
ット用のコンデンサＣ５４と、インダクタＴ５２と、コ
ンデンサＣ５５が並列接続された放電灯Ｌａとで構成さ
れ、スイッチング素子Ｑ５１の両端に、コンデンサＣ５
４、放電灯Ｌａ、インダクタＴ５２の直列回路を接続し
て、放電灯Ｌａを含む共振回路が構成されている。

【０００４】一方、チョッパ回路は、インダクタＬ５１
と、ダイオードＤ５１、上記インバータ部におけるスイ
ッチング素子Ｑ５２とダイオードＤ５２、及び平滑用コ
ンデンサＣ５３とで構成されており、整流回路ＤＢ１の
直流出力端間にインダクタＬ５１とダイオードＤ５１と
スイッチング素子Ｑ５２との直列回路を接続し、平滑用
コンデンサＣ５３をインバータ部の入力端に接続して、
その両端電圧をスイッチング素子Ｑ５１，Ｑ５２の直列
回路に印加してある。

【０００５】チョッパ回路を構成するスイッチング素子
Ｑ５２はインバータ部と兼用されている。このスイッチ
ング素子Ｑ５２はパワーＭＯＳＦＥＴよりなり、寄生ダ
イオードを有する。スイッチング素子Ｑ５２の両端間に
は抵抗Ｒ５１，Ｒ５２の直列回路が接続され、スイッチ
ング素子Ｑ５２の両端電圧が抵抗Ｒ５１，Ｒ５２により
分割されて駆動回路Ｃ５０に入力される。しかして、ス
イッチング素子Ｑ５２の両端電圧の立ち上がりが抵抗Ｒ
５１，Ｒ５２を介して検出されると、駆動回路Ｃ５０か
らスイッチング素子Ｑ５２に一定時間のオン駆動信号が
与えられる。

【０００６】一方、スイッチング素子Ｑ５１のベースに
は、インダクタＴ５２に設けた２次巻線が抵抗Ｒ５３を
介して接続されている。なお、平滑用コンデンサＣ５３
を充電するための逆流阻止手段は、インバータ部のダイ
オードＤ５２を兼用して形成してある。また、交流電源
Ｅ１と整流回路ＤＢ１との間には、コンデンサＣ５１，
Ｃ５２及びトランスＴ５１よりなるノイズフィルタが介
挿されている。

【０００７】このように構成された放電灯点灯装置の動
作を説明する。ただし、インバータ部の発振周波数は、
コンデンサＣ５４，Ｃ５５と放電灯Ｌａ及びインダクタ
Ｔ５２よりなる共振回路の固有振動周波数よりも高いも
のとする。

【０００８】まず、スイッチング素子Ｑ５２がオンのと
き、チョッパ回路としては、インダクタＬ５１、ダイオ
ードＤ５１、スイッチング素子Ｑ５２の経路で電流が流
れて、インダクタＬ５１にエネルギーが蓄積される（図
９（ｃ）参照）。また、インバータ部では、コンデンサ
Ｃ５３からコンデンサＣ５４、放電灯Ｌａ及びコンデン
サＣ５５、インダクタＴ５２の１次巻線、スイッチング
素子Ｑ５２の経路で共振電流が流れる（図９（ｄ）参
照）。

【０００９】次に、スイッチング素子Ｑ５２がオフした
ときには、インダクタＬ５１に蓄えられているエネルギ
ーが、インダクタＬ５１、ダイオードＤ５１，Ｄ５２、
平滑用コンデンサＣ５３、整流回路ＤＢ１の経路で放出
されて、コンデンサＣ５３が充電される（図９（ｂ）参
照）。

【００１０】また、インバータ部では、インダクタＴ５
２の１次巻線の残留エネルギーが放出され、インダクタ
Ｔ５２、ダイオードＤ５２、コンデンサＣ５４、放電灯
Ｌａ及びコンデンサＣ５５の経路で電流が流れる。その
後、インダクタＴ５２の２次巻線の誘起電圧によってス
イッチング素子Ｑ５１がオンして、今度はコンデンサＣ
５４からスイッチング素子Ｑ５１、インダクタＴ５２の
１次巻線、放電灯Ｌａ及びコンデンサＣ５５の経路で電
流が流れようとする。実際は、このスイッチング素子Ｑ
５１の順方向電流とチョッパ回路から平滑用コンデンサ
Ｃ５３への充電電流の大きさにより、スイッチング素子
Ｑ５１がオンするかダイオードＤ５２がオンするかが決
定される（図９（ａ）参照）。

【００１１】次に、スイッチング素子Ｑ５１がオフする
と、チョッパ回路では、インダクタＬ５１の残留エネル
ギーによりスイッチング素子Ｑ５２の順方向に電流が流
れようとする。インバータ部では、インダクタＴ５２の
１次巻線に残留しているエネルギーによりインダクタＴ
５２の１次巻線、放電灯Ｌａ及びコンデンサＣ５５、コ
ンデンサＣ５４、平滑用コンデンサＣ５３、スイッチン
グ素子Ｑ５２の寄生ダイオードの経路で電流が流れよう
とする。

【００１２】この従来例の放電灯点灯装置において、交
流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１が変動した場合、以下に説明
する制御が行われる。チョッパ回路のスイッチング素子
であるスイッチング素子Ｑ５２のオン時間をＴｏｎと
し、インダクタＬ５１（インダクタンスをＬｉとする）
に流れる最大電流ＩＬｐは、ＩＬｐ＝（（√２・ＶＥ１）／Ｌｉ）・Ｔｏｎとなる。スイッチング素子Ｑ５２の動作周波数をｆ１と
すると、インダクタＬ５１の蓄積エネルギーＰＬは、ＰＬ＝（１／２）・Ｌｉ・（ＩＬｐ）²・ｆ１＝
（（（√２ＶＥ１）²・Ｔｏｎ²）／２Ｌｉ）・ｆ１となる。チョッパ回路の出力電力Ｐ０は、主にインバー
タ部のスイッチング素子での損失、インダクタＬ５１で
の損失、放電灯Ｌａでの消費電力、放電灯Ｌａのフィラ
メントでの消費電力であるが、この出力電力Ｐ０と、イ
ンダクタＬ５１の蓄積エネルギーＰＬは等しくならなけ
ればならない。

【００１３】ここで、交流電源Ｅ１の定格電圧時に、イ
ンダクタＬ５１に流れる最大電流をＩＬｐ１００とお
く。交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１が上昇した場合、例え
ば１１０％となった場合、インダクタＬ５１に流れる最
大電流ＩＬｐ１１０は、ＩＬｐ１１０＝１．１×ＩＬｐ
１００となり、このときのインダクタＬ５１の蓄積エネ
ルギーＰＬ１１０も大となる。よって、チョッパ回路か
らインバータ部及び放電灯Ｌａに供給される電力が増大
することになり、チョッパ回路の出力電圧Ｖ０（平滑用
コンデンサＣ５３の両端電圧）が上昇し、かつ放電灯Ｌ
ａの光出力が大きくなる。

【００１４】次に、交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１が低下
した場合、例えば９０％となった場合、インダクタＬ５
１に流れる最大電流ＩＬｐ９０は、ＩＬｐ９０＝０．９
×ＩＬｐ１００となり、このときのインダクタＬ５１の
蓄積エネルギーＰＬ９０も小となる。よって、チョッパ
回路からインバータ部及び放電灯Ｌａへ供給される電力
が減少することになり、チョッパ回路の出力電圧Ｖ０が
低下し、かつ放電灯Ｌａの光出力が小さくなる。

【００１５】このような交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１の
変動に対して、インダクタＬ５１の蓄積エネルギーＰＬ
を略一定とするには、スイッチング素子Ｑ５２のオン時
間Ｔｏｎを変化してやればよく、それにより出力電圧Ｖ
０が安定に保たれる。つまり、電圧値ＶＥ１が高くなっ
たときはオン時間Ｔｏｎを短くし、電圧値ＶＥ１が低く
なったときはオン時間Ｔｏｎを長くすればよい。

【００１６】交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１が定格電圧の
９０％である場合のオン時間をＴｏｎ（９０）、１１０
％である場合のオン時間をＴｏｎ（１１０）とすると、０．９×ＶＥ１×Ｔｏｎ（９０）＝１．１×ＶＥ１×Ｔ
ｏｎ（１１０）の関係が成り立つようにスイッチング素子Ｑ５２のオン
時間Ｔｏｎを変化させることにより、インダクタＬ５１
に流れる最大電流ＩＬｐは一定となり、インダクタＬ５
１の蓄積エネルギーＰＬも一定となる。よって、チョッ
パ回路の出力電圧Ｖ０、及び放電灯Ｌａの光出力も交流
電源Ｅ１の電圧変動に関わらず略一定となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図８のスイ
ッチング素子Ｑ５２をオンオフ制御する駆動回路Ｃ５０
を動作させるには制御電源回路が不可欠であり、制御電
源回路から電源供給することによって駆動回路Ｃ５０が
動作し、スイッチング素子Ｑ５２の制御を行うことがで
きる。

【００１８】この制御電源回路として一般的に使用され
ているのは、例えば図８の整流回路ＤＢの出力端などか
ら抵抗を介して駆動回路Ｃ５０に電力を供給する回路
や、インダクタなどの二次巻線を利用して駆動回路Ｃ５
０に電力を供給する回路などがあるが、いずれの場合も
供給される電力は、交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１に比例
する量であり、電圧値ＶＥ１が低い場合には、駆動回路
Ｃ５０に供給される電力量が低くなってしまう。

【００１９】上述したように、交流電源Ｅ１の電圧値Ｖ
Ｅ１が低くなる場合には、スイッチング素子Ｑ５２のオ
ン時間を長くすることによって、インダクタＬ５１に流
れる最大電流ＩＬｐが大きくなるように制御して、チョ
ッパ回路の出力電圧の低下や放電灯Ｌａの光出力の低下
を抑えているが、駆動回路Ｃ５０に供給される電力量が
低下するため、スイッチング素子Ｑ５２をオンオフする
駆動信号のレベルが低下するので、スイッチング素子Ｑ
５２がオン抵抗の大きい能動領域で動作することにな
り、損失が増大してストレスがかかり故障に至る可能性
もある。

【００２０】チョッパ回路のスイッチング素子であるス
イッチング素子Ｑ５２にこのようなストレスがかからな
いようにするには、交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１や制御
電源回路の出力レベルが大きく低下した場合を検出し
て、スイッチング素子Ｑ５２の動作を停止させるかオン
時間を短くするなどの制御を行う手段を追加するか、あ
るいはスイッチング素子Ｑ５２の容量を大きくする必要
がある。しかし、交流電源Ｅ１の電圧値ＶＥ１の低下時
にスイッチング素子Ｑ５２のオン時間を短くする制御を
行うと放電灯の光出力が低下する原因となってしまい、
またスイッチング素子Ｑ５２の容量を大きくすると、装
置の大型化やコストアップにつながる。

【００２１】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的はチョッパ回路のスイッチング素子にか
かるストレスを抑えると共に、放電灯の光出力の低下を
抑えることの可能な放電灯点灯装置を提供することにあ
る。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、交流電源からの交流電圧を整流
し直流電圧に変換する整流器と、前記整流器の出力端に
接続されたインダクタおよび逆方向電流を阻止しない第
１のスイッチング素子からなる直列回路と、前記第１の
スイッチング素子およびそれに直列接続された逆方向電
流を阻止しない第２のスイッチング素子からなる直列回
路の両端に並列接続された平滑用コンデンサとを有する
チョッパ回路と、前記交流電源から供給される電力を基
に駆動信号を出力して前記第１及び第２のスイッチング
素子をオンオフさせる制御部と、前記第１及び第２のス
イッチング素子よりなり各スイッチング素子を前記制御
部により高周波で交互にオンオフさせて、放電灯を含む
共振回路に高周波電力を供給し共振作用により放電灯を
点灯させるインバータ部とを備えた放電灯点灯装置にお
いて、前記制御部は、前記交流電源の電源電圧を検出す
る電源電圧検出手段を含み、前記電源電圧検出手段によ
り検出された電源電圧が定格電圧であるときには前記第
１のスイッチング素子のオンデューティ比を０．５より
大きく設定し、電源電圧が低下すると前記第１のスイッ
チング素子のオンデューティ比を低減させることを特徴
とする。

【００２３】請求項１の発明によれば、交流電源の電源
電圧が低下した場合に、第１のスイッチング素子のオン
デューティ比を小さくすることで、そのスイッチング素
子にかかるストレスを抑えることが可能となる。また交
流電源の電源電圧が定格値の場合に、第１のスイッチン
グ素子のオンデューティ比を０．５より大きくすること
で、交流電源の電源電圧が定格値より低くなった場合に
オンデューティ比を小さくしてスイッチング素子にかか
るストレスを抑えつつ、オンデューティ比を０．５にす
ることが可能となり、オンデューティ比を０．５にする
ことでインバータ部の出力を最大にして、放電灯の光出
力低下を小さくすることができる。

【００２４】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
発明において、前記制御部は、前記交流電源の電源電圧
が定格値より低い所定電圧のときに前記第１のスイッチ
ング素子のオンデューティ比を０．５とすることを特徴
とする。請求項２の発明によれば、交流電源の電源電圧
が定格値より低くなった場合に、インバータ部の出力を
最大にして、定格値より低くなった場合の放電灯の光出
力低下を小さくすることができる。

【００２５】また、請求項３の発明は、請求項２記載の
発明において、前記所定電圧が定格電圧の９０％である
ことを特徴とする。請求項３の発明によれば、交流電源
の電源電圧が定格値より低くなり、定格値の９０％とな
った場合に、インバータ部の出力を最大にして、定格値
より低くなった場合の放電灯の光出力低下を小さくする
ことができる。

【００２６】また、請求項４の発明は、請求項１から請
求項３のいずれかに記載の発明において、前記制御部
は、前記第１のスイッチング素子のスイッチング周波数
を変化させることにより、前記第１のスイッチング素子
のオンデューティ比を制御することを特徴とする。請求
項４の発明によれば、インバータ部のスイッチング周波
数を小さくすることで、出力を高くし放電灯の光出力低
下を小さくすることができる。

【００２７】また、請求項５の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記制御部
は、前記第１のスイッチング素子のオン時間を変化させ
ることにより、前記第１のスイッチング素子のオンデュ
ーティ比を制御することを特徴とする。請求項５の発明
によれば、第１のスイッチング素子のオン時間を短くす
ることでオンデューティ比を小さくしているため、オン
時間が一定である場合に比べてスイッチング素子にかか
るストレスを小さくすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第１の実
施形態を説明する。図２は本実施形態における放電灯点
灯装置の基本構成を示す回路図であり、図１はその詳細
を示した回路図である。図２において、放電灯点灯装置
は、交流電源Ｅと、交流電源Ｅからの交流電圧を整流し
直流電圧に変換する整流器ＤＢと、インダクタＬ１、ス
イッチング素子Ｑ１２、ダイオードＤ２、平滑用コンデ
ンサＣ３で構成されるチョッパ回路２と、スイッチング
素子Ｑ１１，Ｑ１２およびそれに逆並列に接続されるダ
イオードＤ２，Ｄ３で構成され、チョッパ回路２から出
力される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部
１と、少なくとも一つのインダクタ、コンデンサ、放電
灯を有し、上記高周波電圧を入力して共振作用により放
電灯を点灯する共振回路３と、上記スイッチング素子Ｑ
１１，Ｑ１２のオンオフ制御を行うとともに、交流電源
Ｅの電圧を検出する電源電圧検出回路を含んだ制御部な
る発振制御部５とを備えている。

【００２９】図１に放電灯点灯装置の具体的な構成を示
す。図１において、交流電源Ｅには、ダイオードＤ１１
〜Ｄ１４によりダイオードブリッジを構成する整流器Ｄ
Ｂが接続され、この整流器ＤＢの出力端にはインダクタ
Ｌ１、ダイオードＤ１、寄生ダイオードを備え逆方向電
流を阻止しないスイッチング素子Ｑ２（図２でのスイッ
チング素子Ｑ１２とダイオードＤ３に対応し、以下、ス
イッチング素子Ｑ２という）の直列回路が接続されてい
る。また、スイッチング素子Ｑ２は寄生ダイオードを備
え逆方向電流を阻止しないスイッチング素子Ｑ１（図２
でのスイッチング素子Ｑ１１とダイオードＤ２に対応
し、以下、スイッチング素子Ｑ１という）と直列接続さ
れてインバータ部１を構成し、その直列回路の両端には
平滑用コンデンサＣ３が接続されている。ここで、イン
ダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ２、
平滑用コンデンサＣ３、スイッチング素子Ｑ１の寄生ダ
イオードによりチョッパ回路２が構成される。

【００３０】また、発振制御部５は、整流器ＤＢの出力
より交流電源Ｅの電源電圧を検出する電源電圧検出手段
である電源電圧検出回路７とその検出値に応じた駆動信
号を出力し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を高周波で交
互にオンオフさせる駆動回路６を備えている。そして、
スイッチング素子Ｑ２の両端には直流カット用のコンデ
ンサＣ４を介して、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、
放電灯４からなる共振回路３が接続されており、スイッ
チング素子Ｑ１，Ｑ２が高周波でオンオフすることで、
共振回路３に高周波電力を供給し共振作用により放電灯
４が点灯するよう構成される。なお、共振回路３はスイ
ッチング素子Ｑ２の両端に接続されているが、スイッチ
ング素子Ｑ１の両端に接続される構成でもよい。

【００３１】このように構成された放電灯点灯装置の動
作を図１を用いて説明する。交流電源Ｅの交流電圧が整
流器ＤＢにより整流される。そして、スイッチング素子
Ｑ２のオン時に、整流器ＤＢ→インダクタＬ１→ダイオ
ードＤ１→スイッチング素子Ｑ２→整流器ＤＢの経路で
電流が流れて、インダクタＬ１にエネルギーが蓄積さ
れ、その蓄積されたエネルギーがスイッチング素子Ｑ２
のオフ時にインダクタＬ１→ダイオードＤ１→スイッチ
ング素子Ｑ１の寄生ダイオード→平滑用コンデンサＣ３
→整流器ＤＢの経路で放出されて平滑用コンデンサＣ３
が充電される。

【００３２】そして、チョッパ回路２の出力電圧、すな
わち平滑コンデンサＣ３の両端電圧は、インバータ部１
を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路に印
加され、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が交互にオンオフ
制御されて高周波電力に電力変換されて共振回路３の放
電灯４に供給され点灯する。尚、スイッチング素子Ｑ２
は、従来例と同様にチョッパ動作とインバータ動作を行
うよう共用化されている。

【００３３】次に、発振制御部５の構成を図３に示す。
発振制御部５は、上述したように電源電圧検出回路７と
駆動回路６とにより構成され、電源電圧検出回路７は、
一端が整流器ＤＢの出力端Ｐ１に接続された抵抗Ｒ１
と、それに直列接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３と、抵抗Ｒ３
に並列接続されたコンデンサＣ１１とにより構成され、
整流器ＤＢの出力端電圧（図４（ａ）参照）を抵抗Ｒ１
〜Ｒ３により抵抗分割することで、交流電源Ｅの電源電
圧が検出される。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点に現れる
検出信号Ｖ１はコンデンサＣ１１により平滑される（図
４（ｂ）参照）。

【００３４】その平滑された電圧信号がコンパレータＣ
Ｐ１の＋端子に入力され、コンパレータＣＰ１の−端子
より入力される発振回路８の出力信号と比較され、検出
信号Ｖ１に応じた信号がコンパレータＣＰ１より出力さ
れる。この発振回路８の出力信号は、図４（ｃ）に示す
ように三角波波形である。

【００３５】コンパレータＣＰ１の出力信号（図４
（ｄ）参照）は、直列接続された各スイッチング素子Ｑ
２３，Ｑ２４の駆動端子へ入力され、反転素子１５Ａに
よりスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４が互いに反対にオ
ンオフし、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の接続点Ｐ
３よりスイッチング素子Ｑ２をオンオフする駆動信号が
出力される。一方、コンパレータＣＰ１の出力信号は反
転素子１５Ｂにより反転され、その出力反転信号は、レ
ベルシフト回路１４を介してスイッチング素子Ｑ２１，
Ｑ２２の駆動端子へ入力され、反転素子１５Ｃによりス
イッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２が互いに反対にオンオフ
し、スイッチング素子Ｑ２１，２２の接続点Ｐ４よりス
イッチング素子Ｑ１をオンオフする駆動信号が出力され
る。このとき、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、反転素
子１５Ｂにより互いに反対にオンオフする。

【００３６】そしてまた、発振回路８とスイッチング素
子Ｑ２３の接続点である入力端Ｐ２は、例えば抵抗を介
して整流器ＤＢと接続されており（矢印Ｙ）、発振回路
８、スイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の直列回路に整流
器ＤＢより交流電源Ｅに応じた電力が供給されるととも
に、ダイオードＤ２１を介してスイッチング素子Ｑ２
１，Ｑ２２の直列回路に電力が供給される。このように
スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路およびスイ
ッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の直列回路に供給される電
力を基に、上記スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動信号
が出力される。

【００３７】また、入力端Ｐ２は抵抗Ｒ１１を介してコ
ンパレータＣＰ１の出力端子と接続されている。そして
また、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路に
は、コンデンサＣ１２が並列に接続されており、スイッ
チング素子Ｑ２２のコンデンサＣ２２と接続される端部
Ｐ５がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に接続され
ている。

【００３８】ここで、コンパレータＣＰ１、発振回路
８、反転素子１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ、スイッチング素
子Ｑ２１〜Ｑ２４、レベルシフト回路１４、コンデンサ
Ｃ１２、抵抗Ｒ１１、およびダイオードＤ２１により駆
動回路６が構成される。この駆動回路６を備えた発振制
御部５は、上述したように整流器ＤＢより供給される交
流電源Ｅに応じた電力を基に駆動信号を出力してスイッ
チング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフさせる。

【００３９】この駆動回路６では、交流電源Ｅの電源電
圧の検出信号Ｖ１が低下すると、コンパレータＣＰ１か
らの出力信号のＨ時間が短くなり、接続点Ｐ３より出力
される駆動信号は、チョッパ回路２のスイッチング素子
Ｑ２のオン時間を短くする信号、すなわちオンデューテ
ィ比の小さい信号となる。すなわち、交流電源Ｅの電源
電圧が低下した場合、それに応じてスイッチング素子Ｑ
２のオン時間が短くなる。これにより、次に示す利点が
ある。

【００４０】すなわち、交流電源Ｅの交流電圧が低下す
ると、整流器ＤＢの出力電圧が低下して、入力端Ｐ２よ
りスイッチング素子Ｑ２３，Ｑ２４の直列回路に供給さ
れる電力が減少する。すると、従来例で説明したよう
に、スイッチング素子Ｑ２をオンオフする駆動信号のレ
ベルが低下して、スイッチング素子Ｑ２がオン抵抗の大
きい能動領域で動作することになり、損失が増大してス
イッチング素子Ｑ２にストレスがかかってしまう。そこ
で、スイッチング素子Ｑ２のオン時間を短くすることに
より、そのストレスを抑えている。

【００４１】ところで、インバータ部１の出力制御方法
として、一般的にスイッチング周波数を変化させる方法
と、スイッチング素子のオンデューティ比を変化させる
方法が知られており、スイッチング周波数を変化させる
場合は、スイッチング周波数が高いほど、インバータ部
１の出力が小さくなる。一方、スイッチング素子のオン
デューティ比を変化させる場合は、各スイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２のオンデューティ比がそれぞれ０．５である
ときにインバータ部１の出力が最も大きくなり、各スイ
ッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンデューティ比をアンバラ
ンスにするほど出力は小さくなる。

【００４２】本実施形態では、交流電源Ｅの電源電圧が
低下した場合、スイッチング素子Ｑ２をオンオフする周
波数を一定として、スイッチング素子Ｑ２のオンデュー
ティ比を小さくすることで、スイッチング素子Ｑ２のオ
ン時間が短くなるようにしている。交流電源Ｅの電源電
圧が定格値の場合、スイッチング素子Ｑ２のオンデュー
ティ比を０．５より大きく（例えば０．５５）し、交流
電源Ｅの電源電圧が定格値より低下して定格値の９０％
となったときに、スイッチング素子Ｑ２のオンデューテ
ィ比を０．５となるように設定している。また、交流電
源Ｅの電源電圧がさらに低下した場合は、スイッチング
素子Ｑ２のオンデューティ比はさらに低下し、そのオン
時間が短くなる。

【００４３】このように交流電源Ｅの電源電圧が低下し
た場合にスイッチング素子Ｑ２のオンデューティ比を小
さくすることで、スイッチング素子Ｑ２にかかるストレ
スを抑えることが可能となり、また交流電源Ｅの電源電
圧が定格値の場合にオンデューティ比を０．５より大き
くすることで、電源電圧が定格値より低くなった場合に
オンデューティ比を０．５にすることができ、インバー
タ部１の出力を最大にして、定格値より低くなった場合
の放電灯４の光出力低下を小さくすることができる。

【００４４】また、交流電源Ｅの電源電圧が定格値であ
る場合に、スイッチング素子Ｑ２のオンデューティ比を
０．５より大きくすることによって以下の利点もある。

【００４５】スイッチング素子Ｑ２のオンデューティ比
が０．５より小さい場合、オン時間も短くなるため、イ
ンダクタＬ１に流れる最大電流が小さくなり、チョッパ
回路２の出力電力も小さくなる。このようにオンデュー
ティ比が小さい場合に、チョッパ回路２の所定の出力電
力を得るためには、スイッチング周波数を低くすること
により、スイッチング素子Ｑ２のオン時間が短くならな
いようにする（オン時間＝オンデューティ比／スイッチ
ング周波数）方法、あるいはインダクタＬ１のインダク
タンスを小さくする方法がある。

【００４６】一般的に赤外線方式のワイヤレスリモート
コントロール装置の使用周波数範囲は、３３ｋＨｚ以上
４０ｋＨｚ以下であり、装置間の相互干渉を防止するた
めに、上記スイッチング周波数をワイヤレスリモートコ
ントロール装置の使用周波数範囲より高い周波数とする
必要があるため、スイッチング周波数を低くすることに
は限界がある。

【００４７】一方、インダクタＬ１のインダクタンスを
小さくする場合の問題点は以下に示すとおりである。も
し負荷である放電灯４での消費電力が小さい場合、チョ
ッパ回路２のインダクタＬ１からのエネルギー供給と負
荷でのエネルギー消費のバランスがくずれてチョッパ回
路２の出力電圧が高くなるという問題があり、これを回
避するためには、インダクタＬ１の蓄積エネルギーを小
さくしなければならず、スイッチング素子Ｑ２のオン時
間をより短くする必要がある。また、放電灯４を点灯す
る際、通常約１秒前後の間、放電灯４のフィラメントの
みに電流を流して予熱を行った後、放電灯４の両端に高
電圧を印加して始動、点灯を行っているが、この予熱期
間においては消費電力が少なく、特にチョッパ回路２の
出力電圧が高くなってしまう。インダクタＬ１のインダ
クタンスを小さくする場合においては、上述のようにチ
ョッパ回路２の出力電圧の負荷による消費が小さくなる
と、チョッパ回路２の出力電圧がさらに上昇することに
なり、スイッチング素子Ｑ２のオン時間を大幅に制御し
てオンデューティ比をより小さくする必要が生じる。

【００４８】このように、スイッチング素子Ｑ２のオン
デューティ比を小さくするときに生じる問題点を図５を
用いて説明する。図５（ａ）はスイッチング素子Ｑ２の
駆動信号、（ｂ）はスイッチング素子Ｑ１の駆動信号、
（ｃ）はインダクタＬ２に流れる電流、（ｄ）はスイッ
チング素子Ｑ２に流れる電流、（ｅ）はスイッチング素
子Ｑ１に流れる電流を示している。

【００４９】図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ１から時
刻ｔ２にかけてスイッチング素子Ｑ１をオンする駆動信
号が駆動回路６（図１参照）より出力され、図５（ｃ）
に示すようにインダクタＬ２にエネルギーが蓄積され
る。時刻ｔ２で上記駆動信号がオフすると、図５（ｃ）
に示すように、インダクタＬ２のエネルギーが放出され
る。時刻ｔ４にて再度スイッチング素子Ｑ１がオンする
と上記動作が繰り返される。

【００５０】図５（ｄ）の実線で示されるスイッチング
素子Ｑ２に流れる電流は、チョッパ回路２を流れる電流
と、共振回路３を流れる共振電流（図５（ｄ）の破線
部）の合成電流であり、スイッチング素子Ｑ２のオンデ
ューティ比を小さくしてアンバランスにすると、共振電
流が正から負へ転じた後に、スイッチング素子Ｑ２がオ
フしてしまい、スイッチング素子Ｑ２に過大なストレス
がかかることが考えられる。

【００５１】このように、スイッチング素子Ｑ２のオン
デューティ比を小さくすると、スイッチング素子Ｑ２に
ストレスがかかる可能性があるという問題がある。

【００５２】従って、上述してきたように、スイッチン
グ素子Ｑ２のオンデューティ比が０．５より小さい場合
は、上記問題が発生することになる。

【００５３】つまり、スイッチング素子Ｑ２のオンデュ
ーティ比を０．５より大きくすることで、インダクタＬ
１のインダクタンスは比較的大きな値でよくなり、スイ
ッチング素子Ｑ２のオンデューティ比を大幅に小さくす
る制御を行う必要がなくなるので上記問題が発生しな
い。

【００５４】（実施形態２）次に、本発明の実施形態２
を説明する。図６は、本実施形態における放電灯点灯装
置の構成を示す回路図であり、図１と異なる点はスイッ
チング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッチング周波数を変化させ
る周波数制御回路９が発振制御部５の電源電圧検出回路
７と駆動回路６の間に新たに追加されている点である。
実施形態１では、交流電源Ｅの電源電圧の変化に応じ
て、スイッチング素子Ｑ２の駆動信号のオン時間を変化
させてオンデューティ比を変化させていたのに対して、
本実施形態ではオン時間を一定とし、駆動信号の周波数
を変化させることでオンデューティ比を変化させている
点が異なる。

【００５５】本実施形態の放電灯点灯装置の動作で実施
形態１と異なる点を説明する。図７は、交流電源Ｅの電
源電圧が変化した各場合におけるスイッチング素子Ｑ２
の駆動信号を示したものであり、（ａ）は交流電源Ｅの
電源電圧が定格値である場合、（ｂ）は定格値の９０％
である場合、（ｃ）は定格値の９０％より小さい場合を
表している。

【００５６】交流電源Ｅが定格値である場合は、図７
（ａ）に示すように、発振制御部５から出力されるスイ
ッチング素子Ｑ２の駆動信号は、オン時間ｔ１１がオフ
時間ｔ１２に比べて長くなるように設定する。すなわ
ち、オンデューティ比を０．５より大きくする。また、
交流電源Ｅが定格値の９０％となった場合、図７（ｂ）
に示すように、スイッチング素子Ｑ２の駆動信号のオン
時間ｔ２１は、定格値である場合のオン時間ｔ１１と同
一にしておき、駆動信号のオフ時間ｔ２２を長くなるよ
うに変化させてオン時間ｔ２１と同一にしてオンデュー
ティ比を０．５とする。すなわち、交流電源Ｅが定格値
である場合に比べて、スイッチング素子Ｑ２の駆動信号
のスイッチング周波数が低くなっている。さらに、交流
電源が定格値の９０％より小さくなった場合、スイッチ
ング素子Ｑ２の駆動信号のオン時間ｔ３１は図７
（ａ）、（ｂ）の場合のオン時間ｔ１１、ｔ２１と同一
であり、オフ時間ｔ３２をさらに長くなるように変化さ
せて、駆動信号の周波数を変化させている。

【００５７】なお、スイッチング素子Ｑ２のスイッチン
グ周波数の変化は、例えば図３に示すように駆動回路６
に設けられた発振回路８の出力信号を交流電源Ｅの電源
電圧の検出信号Ｖ１に基づいて変化させることで可能で
ある。

【００５８】本実施形態によれば、交流電源Ｅの電源電
圧が低下したとき、チョッパ回路におけるスイッチング
素子Ｑ２のオンデューティ比を小さくするため、スイッ
チング素子Ｑ２にかかるストレスを抑えることができ
る。実施形態１のように、スイッチング素子Ｑ２のオン
時間を短くするのではないので、ストレスの抑制は実施
形態１ほどではないが、従来例に対しては大幅に改善さ
れている。

【００５９】また、交流電源Ｅの電源電圧が定格値の９
０％に低下したときに、スイッチング素子Ｑ２のオンデ
ューティ比を０．５としているため、放電灯４の光出力
の低下が少ない点は実施形態１と同じである。さらに、
交流電源Ｅの低下に応じてスイッチング素子Ｑ２の周波
数が低くなるようにしているので、インバータ部１のス
イッチング周波数が低周波になっており、周波数が同じ
である場合に比べてインバータ部１の出力が大きくな
り、放電灯４の光出力の低下が少なくなる。

【００６０】

【発明の効果】上述したように、請求項１の発明は、交
流電源からの交流電圧を整流し直流電圧に変換する整流
器と、前記整流器の出力端に接続されたインダクタおよ
び逆方向電流を阻止しない第１のスイッチング素子から
なる直列回路と、前記第１のスイッチング素子およびそ
れに直列接続された逆方向電流を阻止しない第２のスイ
ッチング素子からなる直列回路の両端に並列接続された
平滑用コンデンサとを有するチョッパ回路と、前記交流
電源から供給される電力を基に駆動信号を出力して前記
第１及び第２のスイッチング素子をオンオフさせる制御
部と、前記第１及び第２のスイッチング素子よりなり各
スイッチング素子を前記制御部により高周波で交互にオ
ンオフさせて、放電灯を含む共振回路に高周波電力を供
給し共振作用により放電灯を点灯させるインバータ部と
を備えた放電灯点灯装置において、前記制御部は、前記
交流電源の電源電圧を検出する電源電圧検出手段を含
み、前記電源電圧検出手段により検出された電源電圧が
定格電圧であるときには前記第１のスイッチング素子の
オンデューティ比を０．５より大きく設定し、電源電圧
が低下すると前記第１のスイッチング素子のオンデュー
ティ比を低減させるものであるから、交流電源の電源電
圧が低下した場合に、第１のスイッチング素子のオンデ
ューティ比を小さくすることで、そのスイッチング素子
にかかるストレスを抑えることが可能となる。また交流
電源の電源電圧が定格値の場合に、第１のスイッチング
素子のオンデューティ比を０．５より大きくすること
で、交流電源の電源電圧が定格値より低くなった場合に
オンデューティ比を小さくしてスイッチング素子にかか
るストレスを抑えつつ、オンデューティ比を０．５にす
ることが可能となり、オンデューティ比を０．５にする
ことでインバータ部の出力を最大にして、放電灯の光出
力低下を小さくすることができる。

【００６１】また、請求項２の発明は、請求項１記載の
発明において、前記制御部は、前記交流電源の電源電圧
が定格値より低い所定電圧のときに前記第１のスイッチ
ング素子のオンデューティ比を０．５とするものである
から、交流電源の電源電圧が定格値より低くなった場合
に、インバータ部の出力を最大にして、定格値より低く
なった場合の放電灯の光出力低下を小さくすることがで
きる。

【００６２】また、請求項３の発明は、請求項２記載の
発明において、前記所定電圧が定格電圧の９０％である
から、交流電源の電源電圧が定格値より低くなり、定格
値の９０％となった場合に、インバータ部の出力を最大
にして、定格値より低くなった場合の放電灯の光出力低
下を小さくすることができる。

【００６３】また、請求項４の発明は、請求項１から請
求項３のいずれかに記載の発明において、前記制御部
は、前記第１のスイッチング素子のスイッチング周波数
を変化させることにより、前記第１のスイッチング素子
のオンデューティ比を制御するものであるから、インバ
ータ部のスイッチング周波数を小さくすることで、出力
を高くし放電灯の光出力低下を小さくすることができ
る。

【００６４】また、請求項５の発明は、請求項１から請
求項４のいずれかに記載の発明において、前記制御部
は、前記第１のスイッチング素子のオン時間を変化させ
ることにより、前記第１のスイッチング素子のオンデュ
ーティ比を制御するものであるから、第１のスイッチン
グ素子のオン時間を短くすることでオンデューティ比を
小さくしているため、オン時間が一定である場合に比べ
てスイッチング素子にかかるストレスを小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に対応する放電灯点灯装置
の具体構成を示す回路図である。

【図２】同上の放電灯点灯装置の構成を示す回路図であ
る。

【図３】同上の放電灯点灯装置における発振制御部の構
成を示す回路図である。

【図４】同上の放電灯点灯装置の発振制御部における各
部の信号を示す動作説明図である。

【図５】同上の放電灯点灯装置における各部の信号を示
す動作説明図である。

【図６】本発明の実施形態２に対応する放電灯点灯装置
の構成を示す回路図である。

【図７】同上の放電灯点灯装置におけるスイッチング素
子の駆動信号を示す動作説明図である。

【図８】従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図であ
る。

【図９】同上の放電灯点灯装置における各部の信号を示
す動作説明図である。

【符号の説明】

１インバータ部２チョッパ回路３共振回路４放電灯５発振制御部６駆動回路７電源電圧検出回路Ｅ交流電源ＤＢ整流器Ｌ１インダクタＣ３平滑用コンデンサＱ１スイッチング素子Ｑ２スイッチング素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源からの交流電圧を整流し直流電
圧に変換する整流器と、前記整流器の出力端に接続され
たインダクタおよび逆方向電流を阻止しない第１のスイ
ッチング素子からなる直列回路と、前記第１のスイッチ
ング素子およびそれに直列接続された逆方向電流を阻止
しない第２のスイッチング素子からなる直列回路の両端
に並列接続された平滑用コンデンサとを有するチョッパ
回路と、前記交流電源から供給される電力を基に駆動信
号を出力して前記第１及び第２のスイッチング素子をオ
ンオフさせる制御部と、前記第１及び第２のスイッチン
グ素子よりなり各スイッチング素子を前記制御部により
高周波で交互にオンオフさせて、放電灯を含む共振回路
に高周波電力を供給し共振作用により放電灯を点灯させ
るインバータ部とを備えた放電灯点灯装置において、前
記制御部は、前記交流電源の電源電圧を検出する電源電
圧検出手段を含み、前記電源電圧検出手段により検出さ
れた電源電圧が定格電圧であるときには前記第１のスイ
ッチング素子のオンデューティ比を０．５より大きく設
定し、電源電圧が低下すると前記第１のスイッチング素
子のオンデューティ比を低減させることを特徴とする放
電灯点灯装置。
【請求項２】前記制御部は、前記交流電源の電源電圧
が定格値より低い所定電圧のときに前記第１のスイッチ
ング素子のオンデューティ比を０．５とすることを特徴
とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】前記所定電圧が定格電圧の９０％である
ことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】前記制御部は、前記第１のスイッチング
素子のスイッチング周波数を変化させることにより、前
記第１のスイッチング素子のオンデューティ比を制御す
ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに
記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】前記制御部は、前記第１のスイッチング
素子のオン時間を変化させることにより、前記第１のス
イッチング素子のオンデューティ比を制御することを特
徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の放電
灯点灯装置。