JP2002117996A

JP2002117996A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2002117996A
Application number: JP2000311188A
Authority: JP
Inventors: Katsunobu Hamamoto; 勝信濱本; Kazuhiro Nishimoto; 和弘西本; Hiromitsu Mizukawa; 宏光水川; Norio Kanai; 教郎金井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】定格ランプ電力が異なる複数種類の放電灯を寿
命を損なうことなく適合ランプとする。【解決手段】整流器１で整流した脈流電圧を直流電源回
路２によって所望の直流電圧に変換し、この直流電圧を
インバータ回路４にて高周波電圧に変換して共振回路６
の共振作用により放電灯Ｌａに高周波電力を供給して点
灯する。インバータ制御部５によりインバータ回路４の
動作周波数を制御して放電灯Ｌａの先行予熱を行うとと
もに、チョッパ制御回路３により直流電源回路２の出力
電圧Ｖ_DCを３２０Ｖ〜４４０Ｖの範囲の任意の値に設定
している。よって、簡単な構成により定格ランプ電力の
異なる複数種類の放電灯に対して略等しいランプ電流を
供給することができ、しかも、放電灯Ｌａの寿命を損な
うことなく、複数種類の放電灯を適合ランプとすること
が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯を高周波点
灯するとともに、定格電力の異なる複数種類の放電灯を
適合ランプとする放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置
としては、特開平１−１３３５７５号公報、特開平６−
１５３４９６号公報又は特開平１０−２７１８１２号公
報等に記載されたものがある。これら各公報に記載され
ているものは、何れも一般に昇圧チョッパ回路として知
られる電源回路に関するものである。

【０００３】（従来例１）本従来例１は特開平６−１５
３４９６号公報に記載されているものであって、図１８
に示すような回路構成を有している。すなわち、交流電
源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジなどの整流器
１の出力である脈流電圧を入力電圧Ｖｉとし、整流器１
の出力端間にインダクタＬ１とＭＯＳＦＥＴなどからな
るスイッチング素子Ｑ３と抵抗Ｒ０との直列回路を接続
し、スイッチング素子Ｑ３に逆流阻止用のダイオードＤ
３と平滑用のコンデンサＣ１との直列回路を並列接続し
た直流電源回路２を備える。スイッチング素子Ｑ３はチ
ョッパ制御回路３によってオン・オフ制御される。

【０００４】直流電源回路２は、次のように動作する。
すなわち、スイッチング素子Ｑ３がオンである期間に
は、インダクタＬ１に入力電圧Ｖｉが印加され、インダ
クタＬ１にエネルギーが蓄積される。一方、スイッチン
グ素子Ｑ３がオフになると、インダクタＬ１の両端電圧
は、コンデンサＣ１の両端電圧である出力電圧をＶｏと
すると−（Ｖｏ−Ｖｉ）になる。すなわち、スイッチン
グ素子Ｑ３がオフになるとオン時とは逆極性の電圧がイ
ンダクタＬ１の両端間に加わる。スイッチング素子Ｑ３
がオンである間にインダクタＬ１に蓄積されたエネルギ
ーは、スイッチング素子Ｑ３がオフになると放出されて
コンデンサＣ１が充電される。

【０００５】スイッチング素子Ｑ３のオン・オフのタイ
ミングは、チョッパ制御回路３によって制御される。チ
ョッパ制御回路３では、直流電源回路２の出力電圧Ｖｏ
を２個の抵抗Ｒ２，Ｒ４により分圧した検出電圧を誤差
増幅器２１に入力し、あらかじめ設定された基準電圧Ｖ
refとの差分である誤差電圧を求める。また、カレント
ミラー回路を備える電流源２３の出力電流によってコン
デンサＣ０を充電するようになっている。このコンデン
サＣ０の端子電圧と誤差増幅器２１から出力される誤差
電圧とを比較器２４で比較し、コンデンサＣ０の端子電
圧が誤差電圧よりも高くなると、ＲＳラッチ２５をリセ
ットする。ＲＳラッチ２５がリセットされるとスイッチ
ング素子Ｑ３がオフになる。また、この時点でスイッチ
要素Ｑ０がオンになりコンデンサＣ０は放電される。

【０００６】一方、インダクタＬ１に流れる電流が抵抗
Ｒ０の両端電圧として検出され、抵抗Ｒ０の両端電圧は
ゼロ点検出器２６に入力される。スイッチング素子Ｑ３
のオフに伴ってインダクタＬ１に蓄積されたエネルギが
放出されてコンデンサＣ１に充電され、インダクタＬ１
に流れる電流が減少してほぼゼロになると、ゼロ点検出
器２６が抵抗Ｒ０の両端電圧に基づいてその状態を検出
するから、ＲＳラッチ２５がセットされ、スイッチング
素子Ｑ３がオンになる。この時点で、コンデンサＣ０の
充電が再開され、以後、上述した動作の繰り返しにより
スイッチング素子Ｑ３のオン・オフが繰り返されるので
ある。このようにして、インダクタＬ１に流れる電流が
休止期間を持たないようにスイッチング素子Ｑ３をオン
・オフ制御することができる。上述のように、インダク
タＬ１に電流が流れない休止期間が生じないようにする
ことによって、入力電流の高調波歪を少なくすることが
できるのである。

【０００７】ここで、従来例１のチョッパ制御回路３に
は入力電圧Ｖｉに応じて電流源２３の出力電流値を切り
換えるオン時間調節回路２２が設けてある。すなわち、
オン時間調節回路２２は入力電圧Ｖｉに応じて電流源２
３の出力電流値を切り換え、オン時間の調節範囲を広範
囲に制御することで入力電圧Ｖｉとして許容される交流
電源ＡＣの電源電圧の上限及び下限の差を大きくとりな
がら、昇圧チョッパ回路からなる直流電源回路２の出力
電圧を安定化できるものである。なお、特開平１−１３
３５７５号公報及び特開平１０−２７１８１２号公報に
記載されている放電灯点灯装置又は電源装置においても
同様な効果を奏し、広範囲の入力電圧に対してチョッパ
回路の動作並びに出力電圧を安定化することができる。

【０００８】しかしながら、広範囲の入力電圧に対して
チョッパ回路の出力電圧を安定化した場合、次のような
問題が生じる。

【０００９】ここで、上記従来例１のスイッチング素子
Ｑ３に流れる電流のピーク値Ｉ_cpを下記の条件において
求める。

【００１０】交流電源ＡＣからの入力電圧（電源電圧）
が１００Ｖ又は２００Ｖ交流電源ＡＣからの入力電流＝Ｉ_cp／２^3/2＝交流電源
ＡＣの入力電力／交流電源ＡＣの入力電圧交流電源ＡＣの入力電力＝負荷消費電力／０．８５負荷消費電力＝４５Ｗ上記条件で電流ピーク値Ｉ_cpを計算すると、交流電源Ａ
Ｃの入力電圧が１００Ｖの場合でＩ_cp＝１．５０Ａ、２
００Ｖの場合でＩ_cp＝０．７５Ａとなる。

【００１１】よって、交流電源ＡＣからの入力電圧が低
い場合には入力電流が大きいため、スイッチング素子Ｑ
３のスイッチング損失やインダクタＬ１の鉄損、銅損等
が増大し、回路の効率が悪化することが判る。

【００１２】さらに、特開平１０−１０６７８４号公
報、特開平１０−４１０８５号公報に記載されているよ
うに、定格ランプ電流が略等しく且つ定格ランプ電力が
異なる複数種類の放電灯を適合ランプとし、その種類に
関わらずほぼ定格に近い光出力で点灯することができる
放電灯点灯装置もある。

【００１３】（従来例２）従来例２は特開平１０−１０
６７８４号公報に記載されているものであって、図１９
に示すように昇圧チョッパ回路とインバータ回路を組み
合わせた回路構成を有している。すなわち、交流電源Ａ
Ｃを全波整流する整流器１の脈流出力端間に昇圧チョッ
パ回路からなる直流電源回路２を接続している。なお、
直流電源回路２は従来例１とほぼ共通の構成を有してい
る。また、直流電源回路２の出力端に接続されるインバ
ータ回路４’は所謂ハーフブリッジ形であって、ＦＥＴ
からなる一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直流電源
回路２の出力端間に直列に接続して構成され、これら一
対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をインバータ制御回路
ＩＣ０から与える駆動信号により高周波で交互にオンオ
フさせている。さらに、インバータ回路４’のハイサイ
ドのスイッチング素子Ｑ１の両端に、カップリングコン
デンサＣ２並びに共振用のインダクタＬ２を介して放電
灯Ｌａの各フィラメントの一端（電源側）をそれぞれ接
続するとともに、各フィラメントの他端（非電源側）を
共振用のコンデンサＣ３を介して接続しており、インダ
クタＬ２、コンデンサＣ３並びに放電灯Ｌａによって共
振回路６を構成している。而して、従来例２において
は、インバータ制御回路ＩＣ０にてスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２を交互に高周波でスイッチングし、共振回路６
の共振作用によって直流電源回路２からの直流電力を高
周波電力に変換して放電灯Ｌａに供給して点灯させてい
る。

【００１４】ここで、図１９では図示していないが、従
来例２は放電灯Ｌａの種類を判別する判別手段と、判別
手段の判別結果に応じて点灯特性を補正する補正手段と
を備えており、さらに複数種類の放電灯の中で最も定格
ランプ電圧Ｖ_Laが高い放電灯に対し、直流電源回路２の
出力電圧Ｖ_DCが定格ランプ電圧Ｖ_Laの√２倍以上となる
ようにチョッパ回路ＩＣ３によるスイッチング素子Ｑ３
のオンデューティ比を設定している。

【００１５】ここで上記設定の根拠を簡単に説明する。
例えば、従来例２の放電灯Ｌａとして高周波点灯専用型
蛍光ランプ（ＪＩＳＣ７６０１参照）であるＦＨＦ
３２及びＦＨＦ１６を使用し、何れの種類の放電灯Ｌａ
においても定格ランプ電流（＝２５５ｍＡ）に略等しい
電流が供給されるように、直流電源回路２の出力電圧Ｖ
_DC並びに共振回路６のインダクタＬ２とコンデンサＣ３
の値を設定し、交流電源ＡＣの電源電圧Ｖ１が１４０
Ｖ、１８０Ｖ、２２０Ｖのそれぞれの場合において放電
灯Ｌａの種類を変えたときのランプ電流Ｉ_Laを測定する
と、図２０に示すような結果が得られる。

【００１６】交流電源ＡＣの電源電圧Ｖ１が高いほど直
流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCも高く設定しており、図２
０から明らかなように、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DC
が高いほど２種類の放電灯（ＦＨＦ３２及びＦＨＦ１
６）に流れるランプ電流Ｉ_Laの差ΔＩ_Laが小さくなって
いる。言い換えれば、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを
高く設定することによって、放電灯Ｌａの種類を変えた
場合のランプ電流Ｉ_Laの差ΔＩ_Laが小さくなり、各種類
の放電灯Ｌａをほぼ定格に近い光出力で点灯することが
できる。したがって、定格ランプ電圧Ｖ_Laの高いＦＨＦ
３２のランプ電圧のピーク値が１２８Ｖ×√２＝１８１
Ｖとなるため、上述のように設定するものである。

【００１７】（従来例３）一方、昇圧チョッパ回路を用
いない回路構成において、共振回路の設計に関わる要素
の一つを所定の値に設定することで複数種類の放電灯を
適合ランプとするようにした従来例３が特開平１０−４
１０８５号公報に記載されている。当該公報に記載され
ている従来例３の回路構成を図２１に示し、共振回路の
特徴について簡単に説明する。

【００１８】整流器１の出力電圧Ｖinと平滑用コンデン
サＣ１の両端電圧Ｖ_dcとの関係がＶin≧Ｖ_dcの場合、ス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と放電灯Ｌａの一方
のフィラメントの電源側に接続されたインダクタＬ２、
放電灯Ｌａの各フィラメントの非電源側に接続された予
熱用のコンデンサＣ３、並びに他方のフィラメントの電
源側がカップリングコンデンサＣ２を介して整流器１の
高電位側の出力端に接続された放電灯Ｌａが共振要素と
して働く。以下、この共振系を「第１の共振系」と呼
ぶ。一方、Ｖin＜Ｖ_dcの場合においては、インダクタＬ
２、コンデンサＣ３、放電灯Ｌａに加えて整流器１の高
電位側の出力端とハイサイドのスイッチング素子Ｑ１の
コレクタの間に挿入されたコンデンサＣ４が共振要素と
して働くため、以下、この共振系を「第２の共振系」と
呼ぶ。

【００１９】ここで、従来例３の特徴は、インバータ回
路の動作周波数（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のスイッ
チング周波数）ｆ_invを第１の共振系における無負荷時
の共振周波数ｆ₀₁と、第２の共振系における無負荷時の
共振周波数ｆ₀₂との間の値に設定している点にあり、共
振回路の特性は図２２に示すような関係となっている。
ここで、上記各共振周波数ｆ₀₁，ｆ₀₂はそれぞれ下式で
表される。

【００２０】ｆ₀₁＝１／｛２π×（Ｌ２×Ｃ３）^1/2｝ｆ₀₂＝１／〔２π×｛（Ｃ３×Ｃ４）／（Ｃ３＋Ｃ４）
×Ｌ２｝〕^1/2 上式から明らかなように、２つの共振周波数ｆ₀₁，ｆ₀₂
の間にはｆ₀₁＜ｆ₀₂という関係が常に成立する。なお、
図２２において、一点鎖線Ｘ１は第１の共振系の無負荷
時共振電流の変化を示し、二点差線Ｘ２は第１の共振系
の放電灯点灯時のランプ電流の変化を示し、点線Ｘ３は
第２の共振系の無負荷時共振電流の変化を示し、実線Ｘ
４は第２の共振系の放電灯点灯時のランプ電流の変化を
示している。

【００２１】また、図２３には従来例３において放電灯
Ｌａのランプインピーダンスが変化した場合のランプ電
流の変化を示す特性図を示しており、同図における一点
鎖線Ｘ５を基準として、実線Ｘ６はランプインピーダン
スが小さい場合、点線Ｘ７はランプインピーダンスが大
きい場合をそれぞれ示している。この図から明らかなよ
うに、インバータ回路の動作周波数ｆ_invを３つの曲線
Ｘ５〜Ｘ７の交点となる周波数ｆ３に一致させれば、放
電灯Ｌａのランプインピーダンスが変化してもランプ電
流が略一定となる。この周波数ｆ３は第１の共振系にお
ける無負荷時の共振周波数ｆ₀₁、あるいは第２の共振系
における無負荷時の共振周波数ｆ₀₂の何れにも相当する
ため、インバータ回路の動作周波数ｆ_invが無負荷時の
共振周波数と略等しくなれば、放電灯Ｌａのランプイン
ピーダンスが変化してもランプ電流を略一定に保つこと
が可能である。従って、図２２に示すようにインバータ
回路の動作周波数ｆ_invをｆ₄（＜ｆ₀₁，ｆ₀₂）、又はｆ
₅（＞ｆ₀₁，ｆ₀₂）に設定すると、定格電力の異なる複
数種類の放電灯を適合ランプとし得なくなる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例２に
おいても広範囲の入力電圧に対応する場合には、従来例
１と同様な問題が生じる。例えば、従来例２において、
交流電源ＡＣの電源電圧を１００Ｖ又は２００Ｖとし、
直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを略一定として定格ラン
プ電力が４２Ｗの蛍光灯Ｌａを点灯した場合、交流電源
ＡＣの電源電圧が１００Ｖのときの入力電力は約４７Ｗ
となり、電源電圧が２００Ｖのときの入力電力は約４５
Ｗとなって、電源電圧が低い場合の効率が悪化してしま
うことになる。また、従来例３においては昇圧チョッパ
回路を用いていないため、広範囲の入力電圧に対向する
ことは不可能である。

【００２３】さらに、従来例２及び従来例３について
は、定格ランプ電流が略等しく、且つ定格ランプ電力の
異なる複数種類の放電灯の何れを使用した場合にも、放
電灯への供給電流（ランプ電流）が略一定となるように
設定することで複数種類の放電灯を適合ランプとしてい
るが、複数種類の放電灯を適合ランプとするためのもう
一つの要因であり、且つ放電灯の寿命に大きな影響を与
えるフィラメントの予熱条件については全く考慮されて
いない。従来例２及び従来例３では、放電灯のフィラメ
ントの非電源側に接続した共振用のコンデンサに共振電
流を流すことでフィラメントを予熱する方法を採用して
いる。

【００２４】一方、放電灯点灯装置で一般的に行われて
いる制御の一つとして、電源投入直後の所定の時間、放
電灯に印加される電圧を放電灯が始動しない低電圧と
し、上記方法でフィラメントを予熱した後に放電灯に高
電圧を印可して始動させる、所謂先行予熱制御がある。
そして、先行予熱中における熱電子放出のために必要な
最小予熱電流、及び放電灯をコールドスタートしないた
めに必要な印加電圧が国際電気標準会議（ＩＥＣ）や日
本工業規格（ＪＩＳ）等で規定されており（ＪＩＳＣ
７６０１附属書付表１及び付表２参照）、これらの
値を適切に設定しないと放電灯の寿命を著しく損なう場
合がある。

【００２５】従来例２及び従来例３においては、共振用
のコンデンサに流れる電流で放電灯Ｌａのフィラメント
を予熱するため、放電灯Ｌａの印加電圧をＶ、インバー
タ回路の動作周波数をｆ、共振用のコンデンサの容量を
Ｃとした場合の予熱電流ＩｆはＩｆ＝２πｆＣＶで近似
される。ここで、従来例２においてチョッパ回路からな
る直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを高くした場合に放電
灯Ｌａに流れるランプ電流を定格ランプ電流に略等しい
ままとするには、共振回路６のインダクタＬ２のインダ
クタンス値を高くする必要がある。すなわち、無負荷共
振周波数ｆ０＝１／｛２π√（ＬＣ）｝はインダクタン
ス値Ｌが高くなると低くなり、放電灯Ｌａに印加される
電圧Ｖをほぼ同等のままとするためには、動作周波数ｆ
も低くしなければならない。よって、直流電源回路２の
出力電圧Ｖ_DCを高くすると、予熱電流Ｉｆは低くなる傾
向にあることが判る。従来例２において、直流電源回路
２の出力電圧Ｖ_DCと定格ランプ電圧Ｖ_Laが高い放電灯Ｌ
ａとの関係をＶ_DC≧√２×Ｖ_Laと設定したが、予熱の観
点からは不十分な設定であって、放電灯Ｌａの寿命を著
しく損なう虞がある。

【００２６】また、放電灯Ｌａの点灯時におけるインバ
ータ回路の動作周波数ｆ_invと無負荷共振周波数を略等
しくする場合については、無負荷共振周波数を決定する
インダクタ及びコンデンサの値を、上記周波数の関係を
満足しつつ放電灯Ｌａの点灯時に所定のランプ電流が供
給できるように設定する必要があり、しかも放電灯Ｌａ
の寿命を損なわないように共振用のコンデンサの値を設
定しなければならない。よって、従来例３においても、
予熱電流は直流電源回路の出力電圧値に大きく依存する
ことは明らかであり、予熱電流を適量として放電灯の寿
命を悪化させないようにするには、直流電源回路の出力
電圧と共振回路との関係を明確にする必要がある。

【００２７】本発明は上記事情に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、定格ランプ電力が異な
る複数種類の放電灯を寿命を損なうことなく適合ランプ
とすることができる放電灯点灯装置を提供することにあ
る。

【００２８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、交流電源から供給される交流電
圧を整流する整流器と、少なくとも一つの平滑用コンデ
ンサを具備して整流器から出力される脈流電圧より所望
の直流電圧を得る直流電源回路と、直流電源回路の出力
端間に直列接続されて高周波で交互にオンオフする第１
及び第２のスイッチング素子、各スイッチング素子に逆
並列に接続される第１及び第２のダイオードを具備する
インバータ回路と、第１又は第２のスイッチング素子の
何れか一方に並列接続され、少なくとも一つのインダク
タ、コンデンサ並びに放電灯からなる共振回路と、第１
及び第２のスイッチング素子に駆動信号を出力して放電
灯への出力電流を制御する第１の制御部とを備えた放電
灯点灯装置において、共振回路のコンデンサが放電灯の
フィラメントを介して放電灯と並列に接続され、第１の
制御部は、交流電源の投入直後から放電灯を始動点灯す
るまでの所定の予熱時間にインバータ回路から放電灯の
フィラメントに予熱電流を供給する先行予熱手段を有
し、所定の全光束となるランプ電流が略一定であり且つ
互いに定格電力の異なる複数種類の蛍光灯からなる放電
灯に対して、定常点灯時には放電灯の種類に関係なく共
振回路の無負荷時の共振周波数近傍に設定された第１の
周波数でインバータ回路を動作させ、直流電源回路の出
力電圧を使用される放電灯の種類に関わらず３２０Ｖ〜
４４０Ｖの範囲の任意の値としたことを特徴とし、定格
ランプ電力の異なる複数種類の放電灯に対して略一定の
ランプ電流を供給することができ、さらに放電灯のフィ
ラメントの先行予熱条件を適切に設定できるため、放電
灯の寿命を損なうことなく複数種類の放電灯を適合ラン
プとすることができる。

【００２９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、複数種類の放電灯は、所定の全光束となるランプ電
流が略３００ｍＡであり且つランプ電圧をランプ電流で
除した点灯特性が１００〜５００Ωであり、第１の制御
部は、各種類の放電灯に対して上記点灯特性内でのラン
プ電流の変化量が１０ｍＡより小さくなるように第１及
び第２のスイッチング素子に駆動信号を出力してなるこ
とを特徴とし、請求項１の発明と同様の作用を奏する。

【００３０】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、共振回路の無負荷時の共振周波数を７５ｋＨ
ｚ以上に設定したことを特徴とし、共振回路を構成する
回路部品を小型化することができ、装置全体の小型化も
図れる。

【００３１】請求項４の発明は、請求項１又は２又は３
の発明において、第１の周波数を８０ｋＨｚ以上に設定
したことを特徴とし、共振回路を構成する回路部品をさ
らに小型化することができ、装置全体のさらなる小型化
も図れる。

【００３２】請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか
の発明において、直流電源回路の出力電圧を４００±１
０Ｖの範囲の任意の値としたことを特徴とし、耐圧の低
い部品が使用できる。

【００３３】請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか
の発明において、共振回路を構成するインダクタのイン
ダクタンス値を略１．２ｍＨとし、共振回路を構成する
コンデンサの容量値を略３．０ｎＦとしたことを特徴と
し、放電灯の種類に関わらず、点灯時においてフィラメ
ントに常時流れる電流を低く抑えることができる。

【００３４】請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか
の発明において、直流電源回路は、整流器からの出力電
流が流れる第２のインダクタと、第２のインダクタに流
れる出力電流を断続する第３のスイッチング素子と、第
３のスイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフす
る第２の制御部とを具備し、第２のインダクタへのエネ
ルギ蓄積によって昇圧動作を行うとともに第２の制御部
による第３のスイッチング素子のオンオフ制御によって
出力電圧を制御してなり、交流電源は第１の定格電圧と
第１の定格電圧よりも低い第２の定格電圧とを有し、交
流電源から供給される電圧が第１又は第２の定格電圧の
何れであるかを判別する判別手段を備え、判別手段の判
別結果に応じて第２の制御部が直流電源回路の出力電圧
を可変することにより放電灯に流れるランプ電流を略一
定に制御してなることを特徴とし、電圧値の異なる複数
の交流電源に適合可能となる。

【００３５】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、第２の制御部は、判別手段の判別結果に応じて略一
定の出力電圧を出力するように第３のスイッチング素子
をオンオフ制御するとともに交流電源から第２の定格電
圧が供給された場合には第１の定格電圧が供給された場
合の第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧を出力さ
せてなり、第１の制御部は、判別手段の判別結果に応じ
て略一定の周波数でインバータ回路を動作させるととも
に交流電源から第２の定格電圧が供給された場合には第
１の周波数よりも低い第２の周波数でインバータ回路を
動作させてなることを特徴とし、交流電源からの入力電
圧が低い場合においても効率の低下を防ぐことができ
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１に本発明の実
施形態１の基本構成、図２に具体的な回路構成をそれぞ
れ示す。本実施形態は、交流電源ＡＣから供給される交
流電圧を全波整流するダイオードブリッジからなる整流
器１と、従来例１とほぼ同じ構成の昇圧チョッパ回路か
らなり整流器１から出力される脈流電圧より所望の直流
出力電圧Ｖ_DCを得る直流電源回路２と、直流電源回路２
が具備するスイッチング素子Ｑ３をオンオフ制御するチ
ョッパ制御部３と、直流電源回路２の出力端間に直列接
続されて高周波で交互にオンオフされる一対のスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に
逆並列に接続されるダイオードＤａ，Ｄｂを具備するイ
ンバータ回路４と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に駆動
信号を出力して放電灯Ｌａへの出力電流を制御するイン
バータ制御部５と、２つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
の何れか一方（本実施形態ではローサイドのスイッチン
グ素子Ｑ２）に並列接続され、少なくとも一つのインダ
クタＬ２、コンデンサＣ３並びに放電灯Ｌａからなる共
振回路６とを備えている。

【００３７】チョッパ制御部３は、直流電源回路２の出
力電圧Ｖ_DC（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）を分圧抵
抗Ｒ３，Ｒ４によって検出し、その検出結果に基づいて
所望の出力電圧Ｖ_DCが得られるようにスイッチング素子
Ｑ３のオンオフ制御（例えば、ＰＷＭ制御）を行うもの
である。

【００３８】インバータ回路４は、従来例２とほぼ共通
の構成を有するハーフブリッジ形であり、スイッチング
素子Ｑ１，Ｑ２としてＦＥＴを用いることによってダイ
オードＤａ，ＤｂをＦＥＴの寄生ダイオード（図示せ
ず）で代用している。而して、直流電源回路２の出力端
間に直列接続された一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
をインバータ制御部５から与える駆動信号により高周波
で交互にオンオフすることによって、直流電圧Ｖ_DCを高
周波の交流電圧に変換する。なお、インバータ回路４の
動作周波数ｆ_invはインバータ制御部５から出力する駆
動信号によって決定される。

【００３９】インバータ制御部５は、図３に示すように
各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に駆動信号を出力する駆
動信号制御部５ａと、後述する先行予熱時間ｔｅをカウ
ントするためのタイマ回路５ｂとを具備する。タイマ回
路５ｂは、制御回路用電源Ｅの両端に抵抗Ｒta及びコン
デンサＣtaの直列回路からなる時定数回路と抵抗Ｒ８及
びツェナーダイオードＺＤの直列回列からなる定電圧回
路を並列に接続し、抵抗Ｒta及びコンデンサＣtaの接続
点をコンパレータＣＰの非反転入力端子に接続するとと
もにツェナーダイオードＺＤのカソードをコンパレータ
ＣＰの反転入力端子に接続し、抵抗Ｒ７によってプルア
ップされたコンパレータＣＰの出力端子を駆動信号制御
部５ａに接続してある。

【００４０】共振回路６においては、２つのスイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２の接続点にカップリングコンデンサＣ
２を介して共振用のインダクタＬ２の一端を接続し、イ
ンダクタＬ２の他端を放電灯Ｌａの一方のフィラメント
の電源側に接続し、両フィラメントの非電源側に共振用
及び予熱用のコンデンサＣ３を接続するとともに、他方
のフィラメントの電源側をスイッチング素子Ｑ２のソー
スに接続している。而して、インバータ回路４から出力
される高周波電圧を入力して、インダクタＬ２及びコン
デンサＣ３の共振作用によって放電灯Ｌａに高周波電力
を供給して点灯させる。但し、従来例２と同様にハイサ
イドのスイッチング素子Ｑ１の両端に共振回路６を接続
する構成としても良い。

【００４１】本実施形態においては、インバータ制御部
５によって上述した先行予熱制御を行っている。ここ
で、放電灯Ｌａを高周波点灯専用形蛍光ランプであるコ
ンパクト形のＨ形ランプＦＨＴ２４又はＦＨＴ３２又は
ＦＨＴ４２（ＪＩＳＣ７６０１参照）とし、定格ラ
ンプ電力が異なる上記３種類の放電灯Ｌａを同一の放電
灯点灯装置によって点灯する場合、先行予熱中の条件を
ＩＥＣ規格及びＪＩＳによって以下のように設定しなけ
ればならない（ＪＩＳＣ７６０１附属書付表１及
び付表２参照）。すなわち、先行予熱時間をｔｅとした
とき、放電灯Ｌａへの印加電圧が２４０Ｖ未満、熱電子
放出に必要な予熱電流（最小予熱電流）ｉｋを｛（０．
１３０／ｔｅ）＋０．２５０²｝^0.50より大きくする必
要がある。

【００４２】次に、図４を参照してインバータ制御部５
による上記先行予熱制御動作を説明する。まず、時刻ｔ
＝ｔ０に交流電源ＡＣが投入されると制御回路用電源Ｅ
が動作電圧Ｖｅを出力してタイマ回路５ｂのコンデンサ
Ｃtaが抵抗Ｒtaを介して充電される。このとき、コンデ
ンサＣtaの両端電圧ＶctaはツェナーダイオードＺＤの
ツェナー電圧Ｖｚよりも低いから、コンパレータＣＰの
出力信号はＬレベルとなり、駆動信号制御部５ａは上記
Ｌレベルの信号に応じた周波数で駆動信号を出力し、放
電灯Ｌａへの印加電圧を放電灯Ｌａが始動しない程度の
低電圧となるように制御する。時間の経過とともに上昇
するコンデンサＣtaの両端電圧Ｖctaがツェナー電圧Ｖ
ｚに等しくなるまでの時間（＝ｔ１−ｔ０）は、−Ｒta
×Ｃta×ｌｎ｛１−（Ｖｚ／Ｖｅ）｝で求められ、時刻
ｔ＝ｔ１を経過した後にコンパレータＣＰの出力信号が
Ｈレベルとなる。駆動信号制御部５ａは上記Ｈレベルの
信号に応じた周波数で駆動信号を出力し、放電灯Ｌａへ
の印加電圧を上昇させて放電灯Ｌａが始動し得る高電圧
となるように制御して放電灯Ｌａを始動・点灯する。

【００４３】つまり、時刻ｔ＝ｔ０〜ｔ１までの間（＝
予熱時間ｔｅ）は放電灯Ｌａが不点灯であり、共振用の
コンデンサＣ３に流れる共振電流によって放電灯Ｌａの
フィラメントを予熱することになる。上記Ｈ形ランプＦ
ＨＴ２４，ＦＨＴ３２，ＦＨＴ４２においては、予熱時
間ｔｅにおける印加電圧を２４０Ｖよりも低い値に設定
するとともに、予熱電流は時刻ｔ＝ｔ１によって決まる
電流（上記最小予熱電流ｉｋ）以上の値に設定しなけれ
ばならない。この予熱時間ｔｅは一般的に１秒前後に設
定することが多いが、本実施形態においてはタイマ回路
５ｂを構成する部品の公差も考慮して０．８秒にて上記
最小予熱電流ｉｋを上回る電流値を設定している。例え
ば、上記Ｈ形ランプＦＨＴ２４，ＦＨＴ３２，ＦＨＴ４
２の場合には最小予熱電流ｉｋ＝０．４７４Ａとなるか
ら、この値よりも大きい予熱電流が必要とされる。

【００４４】本実施形態においては、インバータ制御部
５により上述のような先行予熱制御を行うとともに、チ
ョッパ制御回路３により直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DC
を３２０Ｖ〜４４０Ｖの範囲の任意の値に設定してい
る。

【００４５】ここで、放電灯Ｌａを定格ランプ電流が略
３００ｍＡとなる放電灯とし、点灯時のインバータ回路
４の動作周波数ｆ_invを５０ｋＨｚとして、定格ランプ
電力の異なる複数種類の放電灯を使用した場合におい
て、それぞれの放電灯を支障無く点灯することができる
直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCと、共振回路６のコンデ
ンサＣ３の容量との関係を求め、その結果を図５に示し
ている。

【００４６】さらに詳しく説明すると、図６に示す本実
施形態の等価回路において、抵抗Ｒ０は点灯時のランプ
電圧／ランプ電流にて求めた放電灯Ｌａのランプインピ
ーダンスを表している。この等価回路において、以下の
条件を満足するような出力電圧Ｖ_DCとコンデンサＣ３の
容量との関係を求めている。すなわち、ランプインピー
ダンス（抵抗Ｒ０）が１００Ω〜５００Ωまで変化し、
抵抗Ｒ０に供給される電流が略３００ｍＡとなるように
設定し、且つ抵抗Ｒ０の変化範囲内で放電灯Ｌａへの供
給電流の変化幅が±１０ｍＡ以内とし、さらにインバー
タ回路４の動作周波数ｆ_invをインダクタＬ２とコンデ
ンサＣ３から求められる無負荷共振周波数の近傍とし、
ｆ_inv＝５０ｋＨｚとする。

【００４７】上記条件で解析を行った結果、図５におけ
る網点部分の領域Ａに直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCと
コンデンサＣ３の容量の設定すれば上記条件を満足する
ことが判った。而して、図５に示すとおり、共振回路６
の無負荷共振周波数とインバータ回路４の動作周波数ｆ
_invがほぼ等しく、且つ直流電源回路２の出力電圧Ｖ_D _C
が３２０Ｖ以上であれば、上記条件を満足することにな
り、定格ランプ電力の異なる複数種類の放電灯に対して
略等しい電流（ランプ電流）を供給することができる。

【００４８】次に、放電灯Ｌａを上記Ｈ形ランプＦＨＴ
２４，ＦＨＴ３２，ＦＨＴ４２とした場合の予熱条件に
ついて説明する。

【００４９】既に説明したように、放電灯Ｌａの寿命を
損なわないための予熱条件として、放電灯Ｌａの印加電
圧を２４０Ｖよりも低くし、予熱時間（＝０．８秒）に
おける予熱電流の値を最小予熱電流（＝０．４７４Ａ）
よりも大きくしなければならない。而して、図５に示す
領域Ａにおいて上記予熱条件を満足するのは、同図に示
した直線Ｂよりも上側の範囲であり、直流電源回路２の
出力電圧Ｖ_DCを４４０Ｖ以下に設定する必要があること
が判る。

【００５０】ここで、従来例２においては複数種類の放
電灯の中で最も定格ランプ電圧Ｖ_Laが高い放電灯に対
し、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを定格ランプ電圧Ｖ
_Laの√２倍以上に設定しているが、これを上記条件に当
てはめると最も高い定格ランプ電圧が５００Ω×３００
ｍＡ＝１５０Ｖとなることから、出力電圧Ｖ_DCは１５０
Ｖ×√２＝２１２Ｖとなる。すなわち、本実施形態にお
いては直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを従来例２の条件
から求められる値（例えば２１２Ｖ）よりも大幅に高い
値（３２０Ｖ以上）に設定しているため、従来例２にお
ける判別手段や補正手段が不要であって、簡単な構成に
より複数種類の放電灯に略等しい電流を供給することが
できる。さらに、本実施形態においては直流電源回路２
の出力電圧Ｖ_DCの上限値を４４０Ｖと設定することによ
り、放電灯Ｌａの寿命を損なうことなく、定格ランプ電
力が異なる複数種類の放電灯を適合ランプとすることが
可能であることが判る。

【００５１】（実施形態２）本実施形態の回路構成は実
施形態１と同一であるから図示並びに説明は省略する。
本実施形態は、放電灯Ｌａの点灯時におけるインバータ
回路４の動作周波数ｆ_invを８２ｋＨｚに設定している
点が実施形態１と異なっている。

【００５２】ここで、放電灯Ｌａを定格ランプ電流が略
３００ｍＡとなる放電灯とし、点灯時のインバータ回路
４の動作周波数ｆ_invを８２ｋＨｚとして、定格ランプ
電力の異なる複数種類の放電灯を使用した場合におい
て、それぞれの放電灯を支障無く点灯することができる
直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCと、共振回路６のコンデ
ンサＣ３の容量との関係を求め、その結果を図７に示し
ている。

【００５３】すなわち、実施形態１で説明したように図
６に示す等価回路において、ランプインピーダンス（抵
抗Ｒ０）が１００Ω〜５００Ωまで変化し、抵抗Ｒ０に
供給される電流が略３００ｍＡとなるように設定し、且
つ抵抗Ｒ０の変化範囲内で放電灯Ｌａへの供給電流の変
化幅が±１０ｍＡ以内とし、さらにインバータ回路４の
動作周波数ｆ_invをインダクタＬ２とコンデンサＣ３か
ら求められる無負荷共振周波数の近傍とし、ｆ_inv＝８
２ｋＨｚとする、という条件を満足するような出力電圧
Ｖ_DCとコンデンサＣ３の容量との関係を求めている。

【００５４】上記条件で解析を行った結果、図７におけ
る網点部分の領域Ｃに直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCと
コンデンサＣ３の容量の設定すれば上記条件を満足する
ことが判った。而して、図７に示すとおり、共振回路６
の無負荷共振周波数とインバータ回路４の動作周波数ｆ
_invがほぼ等しく、且つ直流電源回路２の出力電圧Ｖ_D _C
が３２０Ｖ以上であれば、上記条件を満足することにな
り、定格ランプ電力の異なる複数種類の放電灯に対して
略等しい電流（ランプ電流）を供給することができる。

【００５５】次に、放電灯Ｌａを上記Ｈ形ランプＦＨＴ
２４，ＦＨＴ３２，ＦＨＴ４２とした場合、実施形態１
で説明した予熱条件を満足するのは図７に示した直線Ｄ
よりも上側の範囲であり、直流電源回路２の出力電圧Ｖ
_DCを４４０Ｖ以下に設定する必要があることが判る。

【００５６】よって、本実施形態及び実施形態１から、
直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを３２０Ｖ〜４４０Ｖの
範囲に設定すれば、インバータ回路４の動作周波数ｆ
_invに関わらず、定格ランプ電力の異なる複数種類の放
電灯に対して略等しい電流（ランプ電流）を供給可能で
あることが判る。

【００５７】また、本実施形態においてはインバータ回
路４の動作周波数ｆ_invを８０ｋＨｚ以上に設定すると
ともに、無負荷共振周波数が７５ｋＨｚ以上となるよう
に共振回路６を構成している。これにより、インダクタ
Ｌ２及びコンデンサＣ３の低インピーダンス化、すなわ
ち小型化が可能であり、ひいては放電灯点灯装置の小型
化が達成できるという利点がある。具体的な数値の一例
を挙げると、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを４４０Ｖ
とした場合、実施形態１ではインダクタＬ２のインダク
タンス値を２．１０ｍＨ、コンデンサＣ３の容量を５ｎ
Ｆとすると無負荷共振周波数は４９ｋＨｚとなるが、本
実施形態ではインダクタＬ２のインダクタンス値を１．
３ｍＨ、コンデンサＣ３の容量を３ｎＦとして無負荷共
振周波数は８０ｋＨｚとなる。

【００５８】また、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを略
４００Ｖとすると、交流電源ＡＣの電源電圧変動を±１
０％程度考慮しても、２４０Ｖ×１．１×√２＝３７３
Ｖ＜４００Ｖであるため、日本国内での特殊電圧や欧州
あるいは東南アジア地域の交流電源電圧（２２０Ｖ〜２
４０Ｖ）での使用が可能となり、使用部品として定格電
圧の低いものを使用することができるという利点もあ
る。現在、高耐圧の電解コンデンサとしては耐圧が４５
０Ｖまでのものが市販されているが、直流電源回路２の
出力電圧Ｖ_DCを４４０Ｖとすると、平滑用のコンデンサ
Ｃ１に使用する電解コンデンサの定格電圧が４５０Ｖの
ときに４４０Ｖ／４５０Ｖ≒９８％となって耐圧の余裕
度が全くなく、部品の信頼性を損ない、放電灯点灯装置
の故障や短寿命化などの虞があるから、耐圧が２５０Ｖ
の電解コンデンサを２個直列に接続して使用する必要が
ある。これに対して直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを４
００Ｖとした場合には、４００Ｖ／４５０Ｖ≒９０％と
なるから定格電圧に対して余裕度を持った設定となり、
部品の信頼性を損なうことがより少なく、放電灯点灯装
置をより小型に構成することができる。

【００５９】さらに、共振用のコンデンサＣ３で放電灯
Ｌａのフィラメントを予熱する場合、予熱電流の値を最
小予熱電流よりもかなり高めに設定すると放電灯Ｌａの
点灯時に常時フィラメントに流れる電流値も高めになる
ため、コンデンサＣ３の容量を極力小さくし、常時フィ
ラメントに流れる電流値を低めに抑えることが望まし
い。よって、図７における直線Ｄの近傍に設定すること
が望ましいことになる。ここで、直流電源回路２の出力
電圧Ｖ_DCを略４００Ｖとし、インダクタＬ２のインダク
タンス値を１．２ｍＨ、コンデンサＣ３の容量を３ｎＦ
とすれば、このような設定は図７における点Ｆで示さ
れ、定格ランプ電力の異なる複数種類の放電灯に対して
略等しい電流を供給することができ、所定の先行予熱条
件を満足することができるとともに、放電灯Ｌａの点灯
時にフィラメントに常時流れる電流を低減することがで
きる。

【００６０】（実施形態３）図８に本発明の実施形態３
の概略回路構成を示す。但し、本実施形態の基本構成は
実施形態１と共通であるので、共通する構成については
同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態が実施
形態１と異なる点は、電圧値の異なる複数の定格電圧
（例えば、１００Ｖと２００Ｖ）を交流電源ＡＣから入
力し、整流器１の脈流出力端間に接続された分圧抵抗Ｒ
１，Ｒ２によって電源電圧を検出し、その検出結果に基
づいて交流電源ＡＣの定格電圧を判別する判別部７を備
え、判別部７の判別結果に応じてチョッパ制御部３及び
インバータ制御部５が制御内容を切り換えて、交流電源
ＡＣからの入力電圧（定格電圧）が低い場合の効率を改
善する点に特徴がある。

【００６１】判別部７は、例えば、交流電源ＡＣの電源
電圧に応じた検出電圧（分圧抵抗Ｒ２の両端電圧）を所
定の基準電圧と比較するコンパレータ（図示せず）を具
備し、交流電源ＡＣの各定格電圧に応じたＨ，Ｌの判別
信号を出力するものである。すなわち、１００Ｖ又は２
００Ｖの２種類の定格電圧が交流電源ＡＣから供給され
るものとすると、交流電源ＡＣが定格２００Ｖのときの
上記検出電圧が判別部７に入力されると判別部７のコン
パレータからＨレベルの判別信号が出力され、交流電源
ＡＣが定格１００Ｖのときには上記検出電圧が定格２０
０Ｖのときの略半分になるから、上記基準電圧を定格２
００Ｖのときの検出電圧値と定格１００Ｖのときの検出
電圧値との間に設定すれば判別部７のコンパレータから
はＬレベルの判別信号が出力されることになる。そし
て、判別部７の判別信号がチョッパ制御部３並びにイン
バータ制御部５に入力され、この判別信号に応じてチョ
ッパ制御部３では直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCを制御
し、インバータ制御部５ではインバータ回路４の動作周
波数ｆ_invを制御する。

【００６２】具体的に説明すると、チョッパ制御部３で
は、図９（ａ）に示すように交流電源ＡＣが定格２００
Ｖの場合に直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCをＶ_DC１と
し、交流電源ＡＣが定格１００Ｖの場合に直流電源回路
２の出力電圧Ｖ_DCをＶ_DC２（＜Ｖ_DC１）となるように出
力電圧Ｖ_DCを制御する。また、インバータ制御部５で
は、図９（ｂ）に示すように交流電源ＡＣが定格２００
Ｖの場合にインバータ回路４の動作周波数ｆ_invをｆ１
とし、交流電源ＡＣが定格１００Ｖの場合にインバータ
回路４の動作周波数ｆ_invをｆ２（＜ｆ１）となるよう
にインバータ回路４の動作周波数ｆ_invを制御する。

【００６３】図１０はインバータ回路４の動作周波数ｆ
_invと放電灯Ｌａに流れるランプ電流との関係を示す特
性図であって、交流電源ＡＣが定格２００Ｖの場合、す
なわち直流電源回路２の出力電圧がＶ_DC１の場合を実
線、交流電源ＡＣが定格１００Ｖの場合、すなわち直流
電源回路２の出力電圧がＶ_DC２の場合を点線でそれぞれ
表している。ここで、インバータ回路４の動作周波数ｆ
_invがｆ１のときのランプ電流Ｉ_LaをＩ_La１とし、同図
中に点Ａで示す。

【００６４】例えば、交流電源ＡＣが定格２００Ｖから
定格１００Ｖに切り換わって直流電源回路２への入力電
圧が低下した場合、インバータ回路４の動作周波数ｆ
_invを定格２００Ｖのときのｆ１に固定するとランプ電
流Ｉ_LaもＩ_La１からＩ_La２（図１０中の点Ｂ）に減少し
てしまい、十分なランプ電流Ｉ_Laが得られなくなる。そ
こで、本実施形態においては、交流電源ＡＣの定格電圧
を低くした場合にチョッパ制御部３が直流電源回路２の
出力電圧Ｖ_DCを低下させる（Ｖ_DC１→Ｖ_DC２）ととも
に、インバータ制御部５がインバータ回路４の動作周波
数ｆ_invを低下させる（ｆ１→ｆ２）ことにより、ラン
プ電流Ｉ_LaをＩ_La１（図１０中の点Ｃ）としている。そ
の結果、図９（ｃ）に示すように放電灯Ｌａに流れるラ
ンプ電流Ｉ_Laを直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCの値に関
わらず略一定とすることができる。

【００６５】また本実施形態では、所定の光束を得るた
めに必要な定格ランプ電流が略等しく且つ定格ランプ電
力が異なる複数種類の放電灯Ｌａを適合ランプとしてお
り、放電灯Ｌａの種類に関わらず略一定の電流を放電灯
Ｌａに供給している。

【００６６】ここで、図１１に示す本実施形態の等価回
路において、ランプインピーダンス（抵抗Ｒ０）が１０
０Ω〜５００Ωまで変化し、抵抗Ｒ０に供給される電流
が略３００ｍＡとなるように設定したとき、インバータ
回路４の動作周波数ｆ_invとランプ電流Ｉ_Laの関係を検
討した結果、図１２に示すような特性が得られた。な
お、等価回路における抵抗Ｒ０は点灯時のランプ電圧／
ランプ電流にて求めた放電灯Ｌａのランプインピーダン
ス、電源Ｖｓは周波数が可変の高周波電源を表してい
る。図１２において、電源Ｖｓの出力電圧がＶs1の場合
にランプインピーダンスＲ０を１００Ωとしたときの特
性曲線Ｚ１を一点鎖線で示し、電源Ｖｓの出力電圧がＶ
s1の場合にランプインピーダンスＲ０を５００Ωとした
ときの特性曲線Ｚ２を二点鎖線で示し、電源Ｖｓの出力
電圧がＶs2（≒Ｖs1／１．１）の場合にランプインピー
ダンスＲ０を１００Ωとしたときの特性曲線Ｚ３を実線
で示し、電源Ｖｓの出力電圧がＶs2の場合にランプイン
ピーダンスＲ０を５００Ωとしたときの特性曲線Ｚ４を
点線で示している。

【００６７】図１２から明らかなように、特性曲線Ｚ１
とＺ２及びＺ３とＺ４をそれぞれ比較すると動作周波数
ｆ_invが周波数ｆａからｆｂの範囲ではランプインピー
ダンスＲ０の値の変化によるランプ電流Ｉ_Laの変化が±
１０ｍＡ以内であり、ほぼ変化していないことが判る。
なお、具体的な数値を図１３の表に示す。

【００６８】したがって、複数種類の放電灯を適合ラン
プとした場合においても、交流電源ＡＣの定格電圧が高
い（例えば、２００Ｖ）ときのインバータ回路４の動作
周波数ｆ_invを上記周波数ｆｂ（≒８０ｋＨｚ）の近傍
に設定し、交流電源ＡＣの定格電圧が低い（例えば、１
００Ｖ）ときのインバータ回路４の動作周波数ｆ_invを
上記周波数ｆａ（≒７０ｋＨｚ）の近傍に設定すれば、
放電灯Ｌａに供給されるランプ電流Ｉ_Laを略一定とする
ことができるため、実施形態１及び実施形態２と同様の
効果を奏するとともに、電圧値の異なる複数の定格電圧
（例えば、１００Ｖと２００Ｖ）を交流電源ＡＣから入
力することができる。

【００６９】上述のように本実施形態では、交流電源Ａ
Ｃの定格電圧が低い場合に直流電源回路２の出力電圧Ｖ
_DCを低下させることでスイッチング素子Ｑ３における損
失を低減することができ、また、上記場合にインバータ
回路４の動作周波数ｆ_invも低下させることで放電灯Ｌ
ａの点灯時に常時共振用のコンデンサＣ３に流れる電流
Ｉｃを減少することができる。すなわち、放電灯Ｌａの
ランプ電圧をＶ、インバータ回路４の動作周波数をｆ、
共振用のコンデンサＣ３の容量をＣとした場合に上記電
流ＩｃはＩｃ＝２πｆＣＶと表されるから、点灯時のラ
ンプ電流Ｉ_Laを略一定とするとランプ電圧Ｖも一定であ
るから、動作周波数ｆの低下によって上記電流Ｉｃが減
少することが判る。よって、共振回路６に流れる共振電
流も減少するため、インバータ回路４のスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２におけるスイッチング損失及び共振用のイ
ンダクタＬ２での鉄損や銅損も低減することができる。

【００７０】（実施形態４）図１４に本発明の実施形態
４の概略回路構成を示す。但し、本実施形態の基本構成
は実施形態３と共通であるので、共通する構成について
は同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態が実
施形態３と異なる点は、判別部７の判別信号をチョッパ
制御部３のみに出力し、インバータ制御部５には直流電
源回路２の出力端間に接続された分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６に
よって出力電圧Ｖ_DCを検出するとともにその検出結果に
基づいて実施形態３で説明したインバータ回路４の動作
周波数ｆ_invの制御を行う点にある。

【００７１】実施形態３と同様に１００Ｖ又は２００Ｖ
の２種類の定格電圧が交流電源ＡＣから供給されるもの
とすると、定格２００Ｖのときの直流電源回路２の出力
電圧Ｖ_DC１に対してはＲ６×Ｖ_DC１／（Ｒ５＋Ｒ６）の
検出電圧が入力され、定格１００Ｖのときの直流電源回
路２の出力電圧Ｖ_DC２に対してはＲ６×Ｖ_DC２／（Ｒ５
＋Ｒ６）の検出電圧が入力されるから、インバータ制御
部５がこれらの検出電圧の違いから交流電源ＡＣの定格
電圧の違いを判別し、実施形態３で説明したように交流
電源ＡＣが定格２００Ｖの場合にインバータ回路４の動
作周波数ｆ_invをｆ１とし、交流電源ＡＣが定格１００
Ｖの場合にインバータ回路４の動作周波数ｆ_invをｆ２
となるようにインバータ回路４の動作周波数ｆ_invを制
御する。なお、チョッパ制御部３の動作は実施形態３と
同一であるから説明を省略する。

【００７２】（実施形態５）図１５に本発明の実施形態
５の概略回路構成を示す。但し、本実施形態の基本構成
は実施形態３と共通であるので、共通する構成について
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００７３】本実施形態は交流電源ＡＣの定格電圧を判
別する構成に特徴があり、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の代わり
に直流電源回路２のインダクタＬ１に２次巻線ｎ２を設
け、この２次巻線ｎ２に誘起される検出電圧Ｖn2を判別
部７に入力している。

【００７４】図１６に交流電源ＡＣの電源電圧の半周期
においてインダクタＬ１の２次巻線ｎ２に誘起される検
出電圧波形の包絡線を示す。ここで、実施形態３と同様
に２種類（例えば、１００Ｖと２００Ｖ）の定格電圧が
交流電源ＡＣから供給されるものとし、定格電圧が高い
ときの直流電源回路２の出力電圧をＶ_DC１、インバータ
回路４の動作周波数ｆ_invをｆ１とし、定格電圧が低い
ときの直流電源回路２の出力電圧をＶ_DC２、インバータ
回路４の動作周波数ｆ_invをｆ２とする。交流電源ＡＣ
の定格電圧が高い場合、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DC
１に対して２次巻線ｎ２の検出電圧Ｖn2は図１６のＫ１
に示す波形となる。また、交流電源ＡＣの定格電圧が低
い場合、直流電源回路２の出力電圧Ｖ_DCがＶ_DC１のまま
変わらなければ、２次巻線ｎ２の検出電圧Ｖn2は正のピ
ーク値が交流電源ＡＣの電源電圧にほぼ比例して変化す
るような波形（図１６のＫ２に示す）となる。これに対
して、交流電源ＡＣの定格電圧が低い場合に直流電源回
路２の出力電圧Ｖ_DCがＶ_DC２に低下すると、２次巻線ｎ
２の検出電圧Ｖn2は図１６のＫ３に示すような波形とな
り、正のピーク値の波形がＫ２とほぼ等しくなる。

【００７５】したがって、インダクタＬ１に設けた２次
巻線ｎ２の電圧（検出電圧）Ｖn2の波形によって交流電
源ＡＣの電圧値にほぼ比例した信号が得られ、判別部７
において交流電源ＡＣの定格電圧を判別して実施形態３
と同様の制御を行うことができる。

【００７６】ところで、上述の実施形態３〜５において
は放電灯Ｌａの点灯時における直流電源回路２の出力電
圧Ｖ_DCの制御について説明したが、先行予熱時において
は、以下のような制御を行えばよい。

【００７７】すなわち、図１７に示すように時刻ｔ＝ｔ
０に交流電源ＡＣを投入して時刻ｔ＝ｔ１まで先行予熱
を行い、この先行予熱期間（ｔ０〜ｔ１）における直流
電源回路２の出力電圧Ｖ_DCは、交流電源ＡＣの定格電圧
の高低に関わらず略一定とし、交流電源ＡＣの定格電圧
が高い（例えば、２００Ｖ）場合の電圧値Ｖ_DC１に等し
くし、放電灯Ｌａの点灯が安定した時点（時刻ｔ＝ｔ
２）以降に交流電源ＡＣの定格電圧に応じた上記制御を
行えばよい。

【００７８】

【発明の効果】請求項１の発明は、交流電源から供給さ
れる交流電圧を整流する整流器と、少なくとも一つの平
滑用コンデンサを具備して整流器から出力される脈流電
圧より所望の直流電圧を得る直流電源回路と、直流電源
回路の出力端間に直列接続されて高周波で交互にオンオ
フする第１及び第２のスイッチング素子、各スイッチン
グ素子に逆並列に接続される第１及び第２のダイオード
を具備するインバータ回路と、第１又は第２のスイッチ
ング素子の何れか一方に並列接続され、少なくとも一つ
のインダクタ、コンデンサ並びに放電灯からなる共振回
路と、第１及び第２のスイッチング素子に駆動信号を出
力して放電灯への出力電流を制御する第１の制御部とを
備えた放電灯点灯装置において、共振回路のコンデンサ
が放電灯のフィラメントを介して放電灯と並列に接続さ
れ、第１の制御部は、交流電源の投入直後から放電灯を
始動点灯するまでの所定の予熱時間にインバータ回路か
ら放電灯のフィラメントに予熱電流を供給する先行予熱
手段を有し、所定の全光束となるランプ電流が略一定で
あり且つ互いに定格電力の異なる複数種類の蛍光灯から
なる放電灯に対して、定常点灯時には放電灯の種類に関
係なく共振回路の無負荷時の共振周波数近傍に設定され
た第１の周波数でインバータ回路を動作させ、直流電源
回路の出力電圧を使用される放電灯の種類に関わらず３
２０Ｖ〜４４０Ｖの範囲の任意の値としたので、定格ラ
ンプ電力の異なる複数種類の放電灯に対して略一定のラ
ンプ電流を供給することができ、さらに放電灯のフィラ
メントの先行予熱条件を適切に設定できるため、放電灯
の寿命を損なうことなく複数種類の放電灯を適合ランプ
とすることができるという効果がある。

【００７９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、複数種類の放電灯は、所定の全光束となるランプ電
流が略３００ｍＡであり且つランプ電圧をランプ電流で
除した点灯特性が１００〜５００Ωであり、第１の制御
部は、各種類の放電灯に対して上記点灯特性内でのラン
プ電流の変化量が１０ｍＡより小さくなるように第１及
び第２のスイッチング素子に駆動信号を出力してなるの
で、請求項１の発明と同様の効果を奏する。

【００８０】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、共振回路の無負荷時の共振周波数を７５ｋＨ
ｚ以上に設定したので、共振回路を構成する回路部品を
小型化することができ、装置全体の小型化も図れるとい
う効果がある。

【００８１】請求項４の発明は、請求項１又は２又は３
の発明において、第１の周波数を８０ｋＨｚ以上に設定
したので、共振回路を構成する回路部品をさらに小型化
することができ、装置全体のさらなる小型化も図れると
いう効果がある。

【００８２】請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか
の発明において、直流電源回路の出力電圧を４００±１
０Ｖの範囲の任意の値としたので、耐圧の低い部品が使
用できるという効果がある。

【００８３】請求項６の発明は、請求項１〜５の何れか
の発明において、共振回路を構成するインダクタのイン
ダクタンス値を略１．２ｍＨとし、共振回路を構成する
コンデンサの容量値を略３．０ｎＦとしたので、放電灯
の種類に関わらず、点灯時においてフィラメントに常時
流れる電流を低く抑えることができるという効果があ
る。

【００８４】請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか
の発明において、直流電源回路は、整流器からの出力電
流が流れる第２のインダクタと、第２のインダクタに流
れる出力電流を断続する第３のスイッチング素子と、第
３のスイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフす
る第２の制御部とを具備し、第２のインダクタへのエネ
ルギ蓄積によって昇圧動作を行うとともに第２の制御部
による第３のスイッチング素子のオンオフ制御によって
出力電圧を制御してなり、交流電源は第１の定格電圧と
第１の定格電圧よりも低い第２の定格電圧とを有し、交
流電源から供給される電圧が第１又は第２の定格電圧の
何れであるかを判別する判別手段を備え、判別手段の判
別結果に応じて第２の制御部が直流電源回路の出力電圧
を可変することにより放電灯に流れるランプ電流を略一
定に制御してなるので、電圧値の異なる複数の交流電源
に適合可能となるという効果がある。

【００８５】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、第２の制御部は、判別手段の判別結果に応じて略一
定の出力電圧を出力するように第３のスイッチング素子
をオンオフ制御するとともに交流電源から第２の定格電
圧が供給された場合には第１の定格電圧が供給された場
合の第１の出力電圧よりも低い第２の出力電圧を出力さ
せてなり、第１の制御部は、判別手段の判別結果に応じ
て略一定の周波数でインバータ回路を動作させるととも
に交流電源から第２の定格電圧が供給された場合には第
１の周波数よりも低い第２の周波数でインバータ回路を
動作させてなるので、交流電源からの入力電圧が低い場
合においても効率の低下を防ぐことができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の基本構成を示す概略回路構成図で
ある。

【図２】同上の具体的な回路構成を示す回路構成図であ
る。

【図３】同上におけるインバータ制御部の概略回路構成
図である。

【図４】同上の動作説明用の波形図である。

【図５】同上の動作説明図である。

【図６】同上の等価回路を示す回路図である。

【図７】実施形態２の動作説明図である。

【図８】実施形態３を示す概略回路構成図である。

【図９】同上の動作説明図である。

【図１０】同上の動作説明図である。

【図１１】同上の等価回路を示す回路図である。

【図１２】同上の動作説明図である。

【図１３】同上の動作説明図である。

【図１４】実施形態４を示す概略回路構成図である。

【図１５】実施形態５を示す概略回路構成図である。

【図１６】同上の動作説明用の波形図である。

【図１７】同上の動作説明用の波形図である。

【図１８】従来例１を示す概略回路構成図である。

【図１９】従来例２を示す概略回路構成図である。

【図２０】同上の動作説明図である。

【図２１】従来例３を示す概略回路構成図である。

【図２２】同上の動作説明図である。

【図２３】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１整流器２直流電源回路３チョッパ制御部４インバータ回路５インバータ制御部６共振回路Ｑ１〜Ｑ３スイッチング素子Ｌ２インダクタＣ３コンデンサＬａ放電灯

フロントページの続き (72)発明者水川宏光大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者金井教郎大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3K072 AA02 AB09 BA03 BA05 BB01 BC01 DB03 DC08 DD04 EB07 GA02 GB12 GC04 HA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源から供給される交流電圧を整流
する整流器と、少なくとも一つの平滑用コンデンサを具
備して整流器から出力される脈流電圧より所望の直流電
圧を得る直流電源回路と、直流電源回路の出力端間に直
列接続されて高周波で交互にオンオフする第１及び第２
のスイッチング素子、各スイッチング素子に逆並列に接
続される第１及び第２のダイオードを具備するインバー
タ回路と、第１又は第２のスイッチング素子の何れか一
方に並列接続され、少なくとも一つのインダクタ、コン
デンサ並びに放電灯からなる共振回路と、第１及び第２
のスイッチング素子に駆動信号を出力して放電灯への出
力電流を制御する第１の制御部とを備えた放電灯点灯装
置において、共振回路のコンデンサが放電灯のフィラメ
ントを介して放電灯と並列に接続され、第１の制御部
は、交流電源の投入直後から放電灯を始動点灯するまで
の所定の予熱時間にインバータ回路から放電灯のフィラ
メントに予熱電流を供給する先行予熱手段を有し、所定
の全光束となるランプ電流が略一定であり且つ互いに定
格電力の異なる複数種類の蛍光灯からなる放電灯に対し
て、定常点灯時には放電灯の種類に関係なく共振回路の
無負荷時の共振周波数近傍に設定された第１の周波数で
インバータ回路を動作させ、直流電源回路の出力電圧を
使用される放電灯の種類に関わらず３２０Ｖ〜４４０Ｖ
の範囲の任意の値としたことを特徴とする放電灯点灯装
置。
【請求項２】複数種類の放電灯は、所定の全光束とな
るランプ電流が略３００ｍＡであり且つランプ電圧をラ
ンプ電流で除した点灯特性が１００〜５００Ωであり、
第１の制御部は、各種類の放電灯に対して上記点灯特性
内でのランプ電流の変化量が１０ｍＡより小さくなるよ
うに第１及び第２のスイッチング素子に駆動信号を出力
してな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】共振回路の無負荷時の共振周波数を７５
ｋＨｚ以上に設定したことを特徴とする請求項１又は２
記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】第１の周波数を８０ｋＨｚ以上に設定し
たことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の放電灯
点灯装置。
【請求項５】直流電源回路の出力電圧を４００±１０
Ｖの範囲の任意の値としたことを特徴とする請求項１〜
４の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】共振回路を構成するインダクタのインダ
クタンス値を略１．２ｍＨとし、共振回路を構成するコ
ンデンサの容量値を略３．０ｎＦとしたことを特徴とす
る請求項１〜５の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】直流電源回路は、整流器からの出力電流
が流れる第２のインダクタと、第２のインダクタに流れ
る出力電流を断続する第３のスイッチング素子と、第３
のスイッチング素子に駆動信号を出力してオンオフする
第２の制御部とを具備し、第２のインダクタへのエネル
ギ蓄積によって昇圧動作を行うとともに第２の制御部に
よる第３のスイッチング素子のオンオフ制御によって出
力電圧を制御してなり、交流電源は第１の定格電圧と第
１の定格電圧よりも低い第２の定格電圧とを有し、交流
電源から供給される電圧が第１又は第２の定格電圧の何
れであるかを判別する判別手段を備え、判別手段の判別
結果に応じて第２の制御部が直流電源回路の出力電圧を
可変することにより放電灯に流れるランプ電流を略一定
に制御してなることを特徴とする請求項１〜６の何れか
に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】第２の制御部は、判別手段の判別結果に
応じて略一定の出力電圧を出力するように第３のスイッ
チング素子をオンオフ制御するとともに交流電源から第
２の定格電圧が供給された場合には第１の定格電圧が供
給された場合の第１の出力電圧よりも低い第２の出力電
圧を出力させてなり、第１の制御部は、判別手段の判別
結果に応じて略一定の周波数でインバータ回路を動作さ
せるとともに交流電源から第２の定格電圧が供給された
場合には第１の周波数よりも低い第２の周波数でインバ
ータ回路を動作させてなることを特徴とする請求項７記
載の放電灯点灯装置。