JP2003007483A

JP2003007483A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2003007483A
Application number: JP2001187528A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Hamaguchi; 岳久浜口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-10
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP3932423B2

Abstract

(57)【要約】【課題】少ない部品点数でスイッチング回路への印加
電圧を高くし、力率を改善する。【解決手段】ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路とこ
の出力を高周波に変換するスイッチング回路とこの高周
波出力を消費する負荷回路を備え、電源回路は直列に順
極性接続した第１、２コンデンサと第１、２、３、４ダ
イオードからなり、第１コンデンサ負極と第２コンデン
サ正極を接続し、第１ダイオードカソードと第１コンデ
ンサ正極の接続点を電源回路の出力点、第４ダイオード
アノードと第２コンデンサ負極の接続点をグランドとす
る構成とし、ＡＣ電源一端を第２コンデンサ正極、他端
を第３ダイオードカソードに接続し、負荷回路一端をス
イッチング回路の出力点、他端と、第１ダイオードアノ
ードの間、第４ダイオードカソードの間、第２コンデン
サ正極の間にそれぞれ第３、４、５コンデンサを接続す
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
灯する放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７は従来の放電灯点灯装置の回路図
を示したものである。図において１はＡＣ電源、２はノ
イズフィルタ、３はダイオード３ｂ、３ｃと平滑コンデ
ンサ３ｅ、３ｆによって構成された倍電圧整流回路から
なる電源回路、４は回生ダイオードを内蔵したＭＯＳＦ
ＥＴ（以下、スイッチング素子と称する）４ａ、４ｂと
ドライバ４ｃによって構成されたハーフブリッジからな
るスイッチング回路、５は放電灯（以下、ランプと称す
る）５ａ、チョークコイル５ｂ、直流カットコンデンサ
５ｃ、始動用コンデンサ５ｄによって構成された負荷回
路、６は位相制御式調光器である。

【０００３】より詳しくは、ダイオード３ｂと３ｃ、並
びに平滑コンデンサ３ｅと３ｆはそれぞれ順極性で直列
接続され、ダイオード３ｂのカソードと平滑コンデンサ
３ｅの正極、ダイオード３ｃのアノードと平滑コンデン
サ３ｆの負極がそれぞれ接続されている。ノイズフィル
タ２を介して入力されるＡＣ入力は、一端が両ダイオー
ド３ｂ、３ｃの接続点に、他端が両平滑コンデンサ３
ｅ、３ｆの接続点に接続されている。また、ランプ５ａ
と始動用コンデンサ５ｄは並列接続され、ランプ５ａ、
チョークコイル５ｂ及び直流カットコンデンサ５ｃは直
列接続され、その一端はスイッチング回路４の出力点に
接続されている。

【０００４】次に図１７をもとに動作を説明する。図１
７においてノイズフィルタ２を介して入力されるＡＣ入
力のうち、ダイオード３ｂ、３ｃに接続されるラインを
Ｌ１、平滑コンデンサ３ｅ、３ｆに接続されるラインを
Ｌ２と称する。まず、Ｌ１の電位がＬ２の電位より高く
て、両者の電位差が平滑コンデンサ３ｅの充電電圧より
高くなった場合、Ｌ１→ダイオード３ｂ→平滑コンデン
サ３ｅ→Ｌ２の径路で電流が流れ、平滑コンデンサ３ｅ
が充電される。

【０００５】またＬ２の電位がＬ１の電位より高くて、
両者の電位差が平滑コンデンサ３ｆの充電電圧より高く
なった場合、Ｌ２→平滑コンデンサ３ｆ→ダイオード３
ｃ→Ｌ１の径路で電流が流れ、平滑コンデンサ３ｆが充
電される。この両平滑コンデンサ３ｅ、３ｆの充電電圧
の和は、電源回路３の直流出力として出力される。この
直流出力はスイッチング回路４に印加され、ドライバ４
ｃによって駆動されるスイッチング素子４ａとスイッチ
ング素子４ｂが交互にＯＮ、ＯＦＦすることにより高周
波電力に変換される。そして、この高周波電力は、チョ
ークコイル５ｂによる電流制限を受けながらランプ５ａ
を点灯する。

【０００６】ここで、倍電圧整流した電圧によってラン
プを点灯する場合、ＡＣ電圧を全波整流して平滑するコ
ンデンサインプット型の回路の場合と比べると、スイッ
チング回路に入力する電圧がランプ電圧に対して余裕が
あるので、スイッチングの周波数を変えるだけで、幅広
いランプ出力を得ることができる。即ち、ランプの出力
を絞った場合でもランプ電圧を確保でき、ランプのちら
つきや立ち消えを防止できるとともに、出力を上げた場
合もスイッチング位相が進相にならず安全に駆動できる
というメリットがあり、ＡＣ１００Ｖ電源に対して有効
な点灯装置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１７
に示した従来の放電灯点灯装置には、以下のような課題
があった。第１に平滑コンデンサ３ｅ、３ｆが充電され
る時間が非常に短く、その期間内に回路に必要な電荷を
充電することになるため、入力電流のピークが極めて大
きくなり、平滑コンデンサの寿命を縮める恐れがあっ
た。図１８（ｃ）はこの入力電流のピークの様子を示し
たものであり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上記放電灯点
灯装置の電源回路３における入力電圧、出力電圧の波形
を入力電流と同じ時間軸で表したものである。またこの
時、力率が低いため、ＡＣ電源供給側の設備を破壊して
しまう恐れもあった。

【０００８】第２に当該放電灯点灯装置に位相制御式調
光器６を接続し、入力電圧が位相制御された場合には、
調光器内のサイリスタがＯＮする瞬間に、さらに大きな
突入電流が流れてしまい、平滑コンデンサ３ｅ、３ｆの
寿命をさらに縮め、位相制御式調光器６と平滑コンデン
サ３ｅまたは３ｆの間に位置する部品やダイオード３
ｂ、３ｃ等の故障を招く恐れがあった。図１９（ｃ）は
この突入電流の様子を示したものであり、（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ上記放電灯点灯装置の入力電圧が位相
制御された場合の電源回路３における入力電圧、出力電
圧の波形を入力電流と同じ時間軸で表したものである。
またこの時、点灯装置ばかりか、調光器そのものも誤動
作や故障を招く恐れがあった。

【０００９】このような課題を解決するために、例えば
図２０及び図２１に示すようなアクティブフィルタやト
ランスを用いて、スイッチング回路への印加電圧を高く
し、力率を改善する方法が提案されている。図をもとに
これらの動作の要点について説明する。まず、図２０の
場合は、整流回路１６によって全波整流されたＡＣ電圧
をコイル１７、スイッチ１８及びダイオード１９のチョ
ッピングにより昇圧しつつ、平滑コンデンサ２０に流れ
る電流を制御し、力率を改善するというものである。ま
た、図２１の場合は、トランス２１のインダクタンス成
分とコンデンサ２２の共振作用及び、平滑コンデンサ２
３の平滑作用により力率を改善するというものである。
それぞれ、新たにチョークコイル５ｂに相当する大きさ
のコイル１７が必要であったり、トランス２１の小型化
が難しく、大容量のコンデンサ２３が必要であったりす
る等の課題が発生していた。この結果、放電灯点灯装置
の小型化が難しく、例えば、電球形蛍光灯等への搭載が
困難であった。

【００１０】そこで、本発明は上記のような課題を解決
するためになされたもので、少ない部品点数でスイッチ
ング回路への印加電圧を高くし、力率の改善された放電
灯点灯装置を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る放電灯点灯
装置は、ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、電源回
路の直流出力を高周波に変換するスイッチング回路と、
スイッチング回路の高周波出力を消費する負荷回路とを
備え、電源回路は、直列接続した第１、第２のコンデン
サ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３、第４
のダイオードからなり、第１のコンデンサの負極と第２
のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソ
ードと第１のコンデンサの正極との接続点を電源回路の
出力点とし、第４のダイオードのアノードと第２のコン
デンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、負
荷回路は、放電灯と、放電灯に流れる電流を制限するチ
ョークコイルの直列回路からなり、ＡＣ電源の一端を、
第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオ
ードのカソードに接続し、負荷回路の一端をスイッチン
グ回路の出力点に接続し、負荷回路の他端と、第１のダ
イオードのアノードとの間、及び第４のダイオードのカ
ソードとの間、及び第２のコンデンサの正極との間に、
それぞれ第３、第４、第5のコンデンサを接続するよう
に構成したものである。

【００１２】また、ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路
と、電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチン
グ回路と、スイッチング回路の高周波出力を消費する負
荷回路とを備え、電源回路は、直列接続した第１、第２
のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、
第３、第４のダイオードからなり、第１のコンデンサの
負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオ
ードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を
電源回路の出力点とし、第４のダイオードのアノードと
第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構
成とし、負荷回路は、放電灯と、放電灯に流れる電流を
制限するチョークコイルの直列回路からなり、ＡＣ電源
の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第
３のダイオードのカソードに接続し、チョークコイルに
中間タップを設け、負荷回路の一端をスイッチング回路
の出力点に接続し、中間タップと、第１のダイオードの
アノードとの間、及び第４のダイオードのカソードとの
間に、それぞれ第３、第４のコンデンサを接続し、負荷
回路の他端と第２のコンデンサの正極との間に第５のコ
ンデンサを接続するように構成したものである。

【００１３】また、ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路
と、電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチン
グ回路と、スイッチング回路の高周波出力を消費する負
荷回路とを備え、電源回路は、直列に順極性接続した第
１、第２のダイオード、第１、第２のコンデンサ並びに
直列接続した第１、第２のインダクタとからなり、第１
のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との
接続点を電源回路の出力点とし、第２のダイオードのア
ノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランド
とし、第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正
極間に第１、第２のインダクタの直列回路を接続し、負
荷回路は、放電灯と、放電灯に流れる電流を制限するチ
ョークコイルの直列回路からなり、ＡＣ電源の一端を、
第１、第２のインダクタの接続点に接続し、他端を第
１、第２のダイオードの接続点に接続し、負荷回路の一
端をスイッチング回路の出力点に接続し、他端を第１、
第２のインダクタの接続点に接続するように構成したも
のである。

【００１４】また、第１、第２のインダクタの直列回路
に第３のコンデンサを並列接続するように構成したもの
である。

【００１５】また、第１、第２のインダクタを磁気結合
させるように構成したものである。

【００１６】また、第１のインダクタと第２のインダク
タとを、中間タップを有する単一のコイルとして一体化
し、コイルの巻線の巻き始めを第１のコンデンサの負極
に、巻線の巻き終わりを第２のコンデンサの正極に接続
し、または、コイルの巻線の巻き終わりを第１のコンデ
ンサの負極に、巻線の巻き始めを第２のコンデンサの正
極に接続し、コイルの中間タップを負荷回路の他端に接
続するように構成したものである。

【００１７】また、第１、第２のインダクタとチョーク
コイルを磁気結合させるように構成したものである。

【００１８】また、ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路
と、電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチン
グ回路と、スイッチング回路の高周波出力を消費する放
電灯と、放電灯に流れる電流を制限するチョークコイル
とを備え、電源回路は、直列接続した第１、第２のコン
デンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３、
第４のダイオードからなり、第１のコンデンサの負極と
第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードの
カソードと第１のコンデンサの正極との接続点を電源回
路の出力点とし、第４のダイオードのアノードと第２の
コンデンサの負極との接続点をグランドとする構成と
し、ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続
し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、スイ
ッチング回路の出力点に、放電灯とチョークコイルの直
列回路を接続し、チョークコイルに第１、第２の２次巻
線を設け、第１のダイオードのアノードに第１の２次巻
線の出力を帰還させ、第４のダイオードのカソードに第
２の２次巻線の出力を帰還させるように構成したもので
ある。

【００１９】また、スイッチング回路における第１、第
２のスイッチング素子を電界効果型トランジスタで構成
し、第１のスイッチング素子を電源回路の出力点に、第
２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリ
ッジ構成とし、第１の２次巻線の一端を第１のスイッチ
ング素子のソース端子に接続し、第２の２次巻線の一端
を第２のスイッチング素子のソース端子に接続し、第
１、第２の２次巻線の他端が、電源回路への帰還と、第
１、第２のスイッチング素子のゲート入力とを兼ねるよ
うに構成したものである。

【００２０】また、第１のスイッチング素子をＰチャネ
ルＭＯＳＦＥＴとし、第２のスイッチング素子をＮチャ
ネルＭＯＳＦＥＴとし、第１の２次巻線の一端を電源回
路３の出力側に、他端を第３のコンデンサを介してを第
２のダイオードのアノードに接続し、第２の２次巻線の
一端をグランドに、他端を第４のコンデンサを介して第
３のダイオードのカソードに接続し、第１の２次巻線の
出力電圧を第１のスイッチング素子のゲート信号とし、
第２の２次巻線の出力電圧を第２のスイッチング素子の
ゲート信号とするように構成したものである。

【００２１】さらにまた、請求項１から１０のいずれか
の放電灯点灯装置を有する屈曲形蛍光ランプを用いた照
明器具とするように構成したものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の実
施の形態１に係る放電灯点灯装置の回路図を示したもの
である。図１７に示した従来の回路構成と同じ点につい
ては説明を省略し、異なる点について説明する。電源回
路３は、ダイオード３ａと３ｄが追加されている。まず
ダイオード３ａは、ダイオード３ｂと平滑コンデンサ３
ｅの間に配され、ダイオード３ａのアノードとカソード
は、それぞれダイオード３ｂのカソードと平滑コンデン
サ３ｅの正極に接続されている。またダイオード３ｄ
は、ダイオード３ｃと平滑コンデンサ３ｆの間に配さ
れ、ダイオード３ｄのカソードとアノードはそれぞれダ
イオード３ｃのアノードと平滑コンデンサ３ｆの負極に
接続されている。

【００２３】次に負荷回路５は、ランプ５ａとチョーク
コイル５ｂが直列接続され、始動用コンデンサ５ｄがラ
ンプ５ａに並列接続された負荷回路５の終端を、２つの
等しい容量の直流カットコンデンサ９、１０とコンデン
サ１１によって分岐し、それぞれをダイオード３ａのア
ノード、ダイオード３ｄのカソード、平滑コンデンサ３
ｆの正極に接続されている。また、ＡＣ電源１、ノイズ
フィルタ２、電源回路３、スイッチング回路４は、従来
のものと構成、動作が同じであるので説明を省略する。

【００２４】次に図１をもとに動作を説明する。まず、
コンデンサ１１が接続されてない場合の動作を説明す
る。電源回路３により倍電圧整流し、この直流出力をス
イッチング回路４のよって高周波に変換し、負荷回路５
において、チョークコイル５ｂにより電流を制限しなが
らランプ５ａを点灯する点は、従来例と同じであるの
で、説明を省略する。０＜Ｖ０の場合における電流の流
れについて説明する。

【００２５】(１)スイッチング素子４ａがＯＮの時それまでに平滑コンデンサ３ｅに蓄えられた電気エネル
ギーが放電され、スイッチング素子４ａ→ランプ５ａ→
チョークコイル５ｂ→直流カットコンデンサ９→ダイオ
ード３ａ→スイッチング素子４ａのループに電流が流
れる。 (２)スイッチング素子４ｂの回生ダイオードがＯＮの時前期間でチョークコイル５ｂに蓄えられた電気エネルギ
ーにより、平滑コンデンサ３ｅ→平滑コンデンサ３ｆ→
グランド→スイッチング素子４ｂの回生ダイオード→ラ
ンプ５ａ→チョークコイル５ｂ→直流カットコンデンサ
９→ダイオード３ａ→平滑コンデンサ３ｅのループに
電流が流れる。 (３)スイッチング素子４ｂがＯＮの時前期間でチョークコイル５ｂに蓄えられた電気エネルギ
ーがなくなると、ＡＣ電源１→ダイオード３ｂ→直流カ
ットコンデンサ９→チョークコイル５ｂ→ランプ５ａ→
スイッチング素子４ｂ→グランド→平滑コンデンサ３ｆ
→ＡＣ電源１のループに電流が流れる。 (４)スイッチング素子４ａの回生ダイオードがＯＮの時前期間でチョークコイル５ｂに蓄えられた電気エネルギ
ーが放電され、チョークコイル５ｂ→ランプ５ａ→スイ
ッチング素子４ａの回生ダイオード→平滑コンデンサ３
ｅ→ＡＣ電源１→ダイオード３ｂ→直流カットコンデン
サ９→チョークコイル５ｂのループに電流が流れる。

【００２６】上記の動作は、Ｖ０＜０時の平滑コンデン
サ３ｆ周辺の電流についても同じであり、結果として、
図２（ｃ）に示すような入力波形を得ることができる。
この入力電流波形と図１８（ｃ）に示した従来の波形を
比べると、ピークが低減されて電流が平準化されている
ことが分かる。

【００２７】なお図２において、（ａ）、（ｂ）、
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、それぞれコンデンサ１１が
接続されていない実施の形態１の放電灯点灯装置におい
て、位相制御式調光器６の調光機能をＯＦＦした場合の
電源回路３における入力電圧、出力電圧の波形と、平滑
コンデンサ９、１０を流れる電流ｉ１、ｉ３の波形と、
ランプ５ａを流れる電流ｉ１の波形を、入力電流と同じ
時間軸で表したものである。なお、ランプ電流ｉ１と、
直流カットコンデンサ９、１０に流れる電流ｉ２、ｉ３
の間には、ｉ１＝ｉ２＋ｉ３なる関係が成り立つ。

【００２８】次にコンデンサ１１が接続されている場合
について説明する。この場合、コンデンサ１１は、コン
デンサ９、１０より小さな容量のものが選ばれる。負荷
回路５の終端からみると、コンデンサ１１のインピーダ
ンスは小さく、またＡＣ電圧のゼロクロス近傍におい
て、Ｖ４とＶ２の電位差の振幅が最大となるので、コン
デンサ１１を流れる電流ｉ４もここで最大となる。ま
た、コンデンサ１１を流れる電流ｉ４と、ランプ電流、
直流カットコンデンサ９、１０に流れる電流ｉ１、ｉ
２、ｉ３の間にはｉ１＝ｉ２＋ｉ３＋ｉ４なる関係が
成り立つ。

【００２９】したがってこれら結果より、図３（ｃ）、
４（ｃ）に示すような入力波形を得ることができる。こ
れら入力電流波形と図１８（ｃ）もしくは図１９（ｃ）
に示した従来の波形を比べると、ピークが低減されて電
流が平準化されていることが分かる。

【００３０】なお図３において、（ａ）、（ｂ）、
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、それぞれ
コンデンサ１１が接続された実施の形態１の放電灯点灯
装置において、位相制御式調光器６の調光機能をＯＦＦ
した場合の電源回路３における入力電圧、出力電圧の波
形と、負荷回路５の終端電圧Ｖ４の波形と、平滑コンデ
ンサ９、１０を流れる電流ｉ２、ｉ３の波形と、コンデ
ンサ１１を流れる電流ｉ４の波形と、ランプ５ａを流れ
る電流ｉ１の波形を入力電流と同じ時間軸で表したもの
である。

【００３１】また、図４において、（ａ）、（ｂ）は、
それぞれコンデンサ１１が接続された実施の形態１の放
電灯点灯装置において、位相制御式調光器６の位相角を
４５度程度にして調光した場合の電源回路３における入
力電圧、出力電圧の波形を入力電流と同じ時間軸で表し
たものである。

【００３２】このように、負荷電流を、直流カットコン
デンサを介して、ＡＣ電源及び平滑コンデンサに帰還す
る構成として、ＡＣ電源から平滑コンデンサに流れる電
流を高周波的に分散させるようにしているので、突入電
流を低減することができ、かつ、力率を改善することが
できる。さらに、直流カットコンデンサ９、１０の接続
に加え、コンデンサ１１を接続することにより、ランプ
電流のリップルを低減し、発光効率を良くすることがで
きる。

【００３３】また、コンデンサ１１の動作により、ゼロ
クロス近傍でも、０＜Ｖ０であれば電流ｉ４が、ＡＣ電
源１→ダイオード３ｂ→ダイオード３ａ→平滑コンデン
サ３ｅ→コンデンサ１１（または、コンデンサ１１→Ａ
Ｃ電源１）の径路で流れる。

【００３４】またＶ０＜０では、直流カットコンデンサ
１０→平滑コンデンサ３ｆ→ダイオード３ａ→ダイオー
ド３ｂ→ＡＣ電源１（または、ＡＣ電源１→コンデンサ
１１）の径路で流れるので、直流カットコンデンサ９
及び１０の動作に加えて、さらに力率を高くすることが
できる。

【００３５】なお、本実施の形態では、負荷回路の終端
と平滑コンデンサ３ｆの正極間に、コンデンサ１１を接
続したが、抵抗、インダクタ等のインピーダンス素子ま
たはスイッチング素子を接続しても同様な効果が得られ
る。

【００３６】実施の形態２．図５は本発明の実施の形態
２に係る放電灯点灯装置の回路図を示したものである。
従来例もしくは実施の形態１の回路構成と一致している
点については説明を省略し、異なる点について説明す
る。図において負荷回路５は、チョークコイル５ｂに中
間タップ５ｅを設けて、直流カットコンデンサ９、１０
を、中間タップ５ｅに接続するように構成されている。
また、ＡＣ電源１、ノイズフィルタ２、電源回路３、ス
イッチング回路４、ランプ５ａ、始動用コンデンサ５ｄ
及びコンデンサ１１は、実施の形態１のものと構成、動
作が同じであるので説明を省略する。

【００３７】本実施の形態は、中間タップ５ｅの分割比
とコンデンサ９の容量を最適化することにより、力率や
ランプ電流のリップルを設定するものであり、実施の形
態１と比べて設計の自由度が広がっている。また、動作
は実施の形態１と同じであり、電圧・電流波形も図３及
び図４に示したものと同じである。

【００３８】以上のように、負荷電流を、直流カットコ
ンデンサを介して、ＡＣ電源及び平滑コンデンサに帰還
する構成として、ＡＣ電源から平滑コンデンサに流れる
電流を高周波的に分散するようにしているので、突入電
流を低減することができ、かつ、力率を改善することが
できる。

【００３９】また、コンデンサ１１によりＡＣ電源のゼ
ロクロス近傍でもランプ電流を確保できる構成としたの
で、ランプ電流のリップルを低減することができる。さ
らに、力率やランプ電流リップルを決めるファクタが増
えるので、最適設計を容易にすることができる。

【００４０】なお、図６に示すようにチョークコイル５
ｂの終端に直流カットコンデンサ９及び１０を接続し、
中間タップ５ｅにコンデンサ１１を接続しても同様な効
果が得られる。また、図７のように、コンデンサ１１
を、ランプ５ａとチョークコイル５ｂの接続点と平滑コ
ンデンサ３ｆの正極間に接続しても同様な効果が得られ
る。さらにまた、図８のように、チョークコイル５ｂを
スイッチング回路４側にしても同様な効果が得られる。

【００４１】実施の形態３．図９は本発明の実施の形態
３に係る放電灯点灯装置の回路図を示したものである。
従来もしくは実施の形態１、２の回路構成と一致してい
る点については説明を省略し、異なる点について説明す
る。図において、電源回路３は、平滑コンデンサ３ｅ、
インダクタ３ｈ、インダクタ３ｉ及び平滑コンデンサ３
ｆの直列接続をダイオード３ｂ及び３ｃの直列回路に並
列接続し、ＡＣ電源１の一端をダイオード３ｂ及び３ｃ
の接続点に、他端と負荷回路５の終端をインダクタ３ｈ
及び３ｉの接続点に接続するような構成となっている。
また、ＡＣ電源１、ノイズフィルタ２、スイッチング回
路４、負荷回路５は、実施の形態１のものと、構成、動
作が同じであるので説明を省略する。

【００４２】次に図９をもとに動作を説明する。両イン
ダクタ３ｈ、３ｉの接続点からみた点３ｇの電圧をＶ
０、平滑コンデンサ３ｅの両端電圧をＶ１、インダクタ
３ｈの両端電圧をＶ５、Ｖ１とＶ５の合計をＶ６とす
る。０＜Ｖ０の場合における電流の流れについて説明す
る。

【００４３】(１)スイッチング素子４ａがＯＮの時それまでに平滑コンデンサ３ｅに蓄えられた電気エネル
ギーが放電され、スイッチング素子４ａ→ランプ５ａ→
チョークコイル５ｂ→インダクタ３ｈ→平滑コンデンサ
３ｅのループに電流が流れる。 (２)スイッチング素子４ｂの回生ダイオードがＯＮの時前期間でチョークコイル５ｂに蓄えられた電気エネルギ
ーにより、グランド→スイッチング素子４ｂの回生ダイ
オード→ランプ５ａ→チョークコイル５ｂ→インダクタ
３ｉ→平滑コンデンサ３ｆのループに電流が流れる。 (３)スイッチング素子４ｂがＯＮの時平滑コンデンサ３ｆ→インダクタ３ｉ→チョークコイル
５ｂ→ランプ５ａ→スイッチング素子４ｂ→グランド
のループに電流が流れる。 (４)スイッチング素子４ａの回生ダイオードがＯＮの時チョークコイル５ｂに蓄えられた電気エネルギーが放電
され、チョークコイル５ｂ→ランプ５ａ→スイッチング
素子４ａの回生ダイオード→平滑コンデンサ３ｅ→イン
ダクタ３ｈのループに電流が流れる。

【００４４】また、ドライバ４ｃの発振周波数をｆ、振
幅をα１とすると、Ｖ６＝Ｖ１＋α１・sin（２πｆ
ｔ）なる関係が成り立つ。ここで、α１の大きさはチ
ョークコイル５ｂとインダクタ３ｈのインダクタンス値
によって決まる。これにより、Ｖ０＜Ｖ６となる期間を
高周波的に分散することとなり、力率を改善することが
できる。

【００４５】上記の動作は、Ｖ０＜０時の平滑コンデン
サ３ｆ周辺の電流についても同じであり、結果として図
１０（ｃ）に示すような入力電流波形を得ることができ
る。この入力電流波形と図１８（ｃ）に示した従来の波
形を比べると、ピークが低減されて電流が平準化されて
いることが分かる。

【００４６】なお図１０において、（ａ）、（ｂ）は、
それぞれ本実施の形態３の放電灯点灯装置において、位
相制御式調光器６の調光機能をＯＦＦした場合の電源回
路３における入力電圧、出力電圧の波形を入力電流と同
じ時間軸で表したものである。

【００４７】また、図１１に示すように、図９で示した
インダクタ３ｈ、３ｉを磁気結合し、一体化したコイル
３ｊを用いてもよく、さらには図１２のように、チョー
クコイル５ｂに２次巻線５ｆ及び５ｇを設け、インダク
タ３ｈ、３ｉと同様の効果を持たせてもよい。インダク
タ３ｈと３ｉを磁気結合した場合、両者は負荷回路５の
接続点から見て互いに反対の極性となるようにコイル３
ｊを設計する。さらにまた、図１３及び図１４のよう
に、コンデンサ１２を、インダクタ３ｈ及び３ｉまたは
２次巻線５ｆ及び５ｇに対して並列に接続することによ
り、コンデンサ１２とインダクタの共振作用により、さ
らに力率を改善することができる。

【００４８】以上のように、ダイオード３ｂ及び３ｃを
高周波的にスイッチングすることになるので、入力電流
が流れ込む期間を分散でき、力率を改善することができ
る。

【００４９】実施の形態４．図１５は本発明の実施の形
態４に係る放電灯点灯装置の回路図を示したものであ
る。従来例もしくは実施の形態１、２、３の回路構成と
一致している点については説明を省略し、異なる点につ
いて説明する。図においてチョークコイル５ｂは、２次
巻線５ｈ及び５ｉを有し、２次巻線５ｈの一端を電源回
路３の出力側に、他端にコンデンサ７を介してダイオー
ド３ａのアノードを接続する。同様に２次巻線５ｉの一
端はグランド側に、他端はコンデンサ８を介してダイオ
ード３ｄのカソードに接続する。

【００５０】スイッチング回路４は、スイッチング素子
４ａをＰチャネルＭＯＳＦＥＴ、スイッチング素子４ｂ
をＮチャネルＭＯＳＦＥＴとし、両者のドレイン端子を
共通に接続し出力端とする。スイッチング素子４ａは、
２次巻線５ｈの出力をゲート信号としてインピーダンス
素子４ｄを介して取り込み、スイッチング素子４ｂは、
２次巻線５ｉの出力をゲート信号としてインピーダンス
素子４ｅを介して取り込む。４ｆ、４ｇ、４ｈ及び４ｉ
はスイッチング素子４ａ、４ｂを保護する定電圧ダイオ
ード、４ｊは起動回路である。また、ＡＣ電源１、ノイ
ズフィルタ２、電源回路３は、実施の形態１のものと、
構成、動作が同じであるので説明を省略する。

【００５１】力率改善に関する原理は実施の形態１と同
じであるので省略する。スイッチング回路４の動作が異
なっており、この点について説明する。起動回路４ｊに
よってスイッチング素子４ａまたは４ｂが最初にＯＮ
し、自励発振を開始する。発振を開始した後の安定した
動作において、２次巻線５ｈに発生する電圧Ｖ７は、電
源回路３の出力点を基準として、振幅をα２、スイッチ
ング周波数をｆとすると、Ｖ７＝α２・ｓｉｎ(２πｆｔ) となる。一方、２次巻線５ｉの電圧Ｖ８はグランドを基
準として、振幅をα３とすると同じスイッチング周波数
ｆによりＶ８＝α３・ｓｉｎ(２πｆｔ) となる。

【００５２】（１）０＜Ｖ７、Ｖ８の時スイッチング素子４ａがＯＦＦ、４ｂがＯＮとなり、（２）Ｖ７、Ｖ８＜０の時スイッチング素子４ａがＯＮ、４ｂがＯＦＦとなる。こ
れにより、スイッチング素子４ａ及び４ｂが交互にＯＮ
・ＯＦＦする。なお、インピーダンス素子４ｄ、４ｅが
抵抗の時は、Ｖ７＜０＜Ｖ８、またはその逆、Ｖ８＜０
＜Ｖ７にはなり得ず、両スイッチング素子４ａ、４ｂが
同時にＯＮすることはないが、インピーダンス素子４
ｄ、４ｅが例えばインダクタ等のときは、上記のような
状態を避けるように定電圧ダイオード４ｆ、４ｇ、４ｈ
及び４ｉを適切に選定する必要がある。

【００５３】以上のように、負荷回路５の高周波出力部
分と、ＡＣ電源１及び平滑コンデンサ３ｅ、３ｆとを、
コンデンサ７及び８により結合する構成として、ＡＣ電
源から平滑コンデンサに流れる電流を高周波的に分散す
るようにしているので、突入電流を低減することがで
き、かつ、力率を改善することができるとともに、力率
改善に要する部品とスイッチング回路４の駆動部を構成
する部品とを兼ねることができる。

【００５４】実施の形態５．図１６は電球形蛍光灯装置
に、本発明に係る放電灯点灯装置を組み込んだ状態を概
略正面図である。従来例もしくは実施の形態１、２、
３、４と一致している点については説明を省略し、異な
る点について説明する。図において１３は口金、１４ａ
はカバー、１４ｂはグローブ、１５は実施の形態１〜５
で説明したいずれかに対応する放電灯点灯装置を実装し
た回路基板である。ランプ５ｂは屈曲型蛍光ランプと
し、ランプ５ｂ、口金１３、カバー１４ａ、グローブ１
４ｂ及び回路基板１５を一体化し、電球形蛍光灯装置を
構成する。回路基板１５は、少ない部品点数で構成でき
るので、図に示すように電球形蛍光ランプに組み込むこ
と可能で、また、位相制御式調光器に対応した電球形蛍
光灯装置とすることができる。

【００５５】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で以下に示すような効果を奏する。

【００５６】請求項１記載の発明によれば、負荷電流
を、直流カットコンデンサを介して、ＡＣ電源及び平滑
コンデンサに帰還する構成として、ＡＣ電源から平滑コ
ンデンサに流れる電流を高周波的に分散するようにし、
さらに、ＡＣ電源のゼロクロス近傍でもランプ電流を確
保できる構成としたので、ランプ電流減流用チョークコ
イル以外のチョークコイルを用いることなく、簡単な構
成で、力率を改善できるという効果があり、加えて、位
相制御式調光器使用時の突入電流を大幅に低減すること
ができる。また、ランプ電流のリップルを大幅に低減で
き、発光効率を高めることができる。さらに、２端子の
チョークコイルを使用することができるので装置の小型
化、低コスト化が可能となる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明に加えて、部品点数を増やさずに、力率やラン
プ電流リップルを決めるファクターを増やし最適設計を
容易にすることができる。

【００５８】請求項３記載の発明によれば、スイッチン
グ回路の動作に合わせて、倍電圧整流回路を構成するダ
イオードをスイッチングできることになるので、倍電圧
整流回路を構成するダイオードの数を増やさずに、入力
電流が流れ込む期間を高周波的に分散でき、力率を改善
することができる。

【００５９】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の発明において、力率改善に必要な２つのインダクタ
とコンデンサとを共振させる構成としたので、請求項６
記載の発明に比べてインダクタンスの小さいインダクタ
を使用することができ、インダクタ及び装置全体を小型
化することができる。

【００６０】請求項５記載の発明によれば、請求項３ま
たは４記載の発明において、力率改善に必要な２つのイ
ンダクタを磁気結合する構成としたので、さらに部品点
数を減らし、装置を小型化することができる。

【００６１】請求項６記載の発明によれば、請求項５記
載の発明において、磁気結合の極性を適切に設定するこ
とにより、さらに力率を改善することができる。

【００６２】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の発明において、力率改善に必要な２つのインダクタ
とランプ電流減流用のチョークコイルを磁気結合する構
成としたので、さらに部品点数を減らし、装置を小型化
することができる。

【００６３】請求項８記載の発明によれば、ランプ電流
減流用のチョークコイルに２次巻線を付加し、２次巻線
の出力と、ＡＣ電源及び平滑コンデンサとを、コンデン
サにより結合する構成として、ＡＣ電源から平滑コンデ
ンサに流れる電流を高周波的に分散するようにしている
ので、ランプ電流減流用チョークコイル以外のチョーク
コイルを用いることなく簡単な構成で、力率を改善でき
るという効果がある。また、位相制御式調光器使用時の
突入電流を大幅に低減することができる。さらに、２次
巻線の端点の接続場所を適切に選ぶことにより、上記結
合に用いられるコンデンサを低耐圧のものとし、装置を
小型化することができる。

【００６４】請求項９記載の発明によれば、請求項８の
発明において、２次巻線の出力が、電源回路への帰還と
スイッチング回路のゲート信号とを兼ねる構成としたの
で、ドライブ回路及び装置を安価なものにすることがで
きる。

【００６５】請求項１０記載の発明によれば、第１のス
イッチング素子をＰチャネルＭＯＳＦＥＴで、第２のス
イッチング素子をＮチャネルＭＯＳＦＥＴで構成し、第
１の２次巻線の一端を電源回路の出力側に、第２の２次
巻線の一端をグランド側に接続し、第１の２次巻線の他
端が電源回路への帰還と第１のスイッチング素子のゲー
ト信号を兼ね、第２の２次巻線の他端が電源回路への帰
還と第２のスイッチング素子のゲート信号を兼ねる構成
としたので、帰還用のコンデンサ、ドライバ回路とも低
耐圧素子を用いて構成でき、装置を安価、かつ、小型に
することができる。

【００６６】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
から１０のいずれかの放電灯点灯装置を有する屈曲形蛍
光ランプを用いた照明器具とするように構成したので、
小型、かつ、高効率な電球形蛍光ランプ装置を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の
回路図を示したものである。

【図２】コンデンサ１１が接続されてない、本発明の実
施の形態１に係る放電灯点灯装置において位相制御式調
光器６の調光機能をＯＦＦにした場合の電源回路におけ
る電圧・電流波形を示したものである。

【図３】コンデンサ１１が接続された、本発明の実施の
形態１に係る放電灯点灯装置において位相制御式調光器
６の調光機能をＯＦＦにした場合の電源回路における電
圧・電流波形を示したものである。

【図４】コンデンサ１１が接続された、本発明の実施の
形態１に係る放電灯点灯装置において位相制御式調光器
６の位相角を４５度にした場合の電源回路における電圧
・電流波形を示したものである。

【図５】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の
第１の回路図を示したものである。

【図６】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の
第２の回路図を示したものである。

【図７】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の
第３の回路図を示したものである。

【図８】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の
第４の回路図を示したものである。

【図９】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の
第１の回路図を示したものである。

【図１０】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置
において位相制御式調光器６の調光機能をＯＦＦにした
場合の電源回路における電圧・電流波形を示したもので
ある。

【図１１】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置
の第２の回路図を示したものである。

【図１２】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置
の第３の回路図を示したものである。

【図１３】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置
の第４の回路図を示したものである。

【図１４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ本発明の
実施の形態３に係る放電灯点灯装置の第５、６、７の回
路例に対する要部説明図である。

【図１５】本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置
の回路図を示したものである。

【図１６】本発明に係る放電灯点灯装置を組み込んだ電
球形蛍光灯の概略正面図である。

【図１７】第１の従来の放電灯点灯装置における回路図
を示したものである。

【図１８】第１の従来の放電灯点灯装置における電源回
路の電圧・電流波形を示したものである。

【図１９】第１の従来の放電灯点灯装置において位相制
御式調光器を調光機能させた時の電源回路における電圧
・電流波形を示したものである。

【図２０】第２の従来の放電灯点灯装置における回路図
を示したものである。

【図２１】第３の従来の放電灯点灯装置における回路図
を示したものである。

【符号の説明】

１ＡＣ電源３電源回路３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄダイオード３ｅ、３ｆ平滑コンデンサ３ｈ、３ｉインダクタ３ｊコイル４スイッチング回路４ａ、４ｂスイッチング素子４ｃドライバ４ｄ、４ｅインピーダンス素子４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ定電圧ダイオード４ｊ起動回路５負荷回路５ａランプ５ｂチョークコイル５ｃ、９、１０直流カットコンデンサ５ｅ中間タップ５ｆ、５ｇ、５ｈ、５ｉ２次巻線７、８、１１、１２コンデンサ１３口金１４ａカバー１４ｂグローブ１５回路基板

フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA02 AC02 AC11 BA03 BA05 BB05 BB09 BC01 CA11 CA16 GA03 GA05 GB12 GC04 HA05 HA06 HA10 HB08 3K098 CC15 CC41 CC56 CC62 DD22 DD35 EE12 EE28 EE32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、
該電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチング
回路と、該スイッチング回路の高周波出力を消費する負
荷回路とを備え、前記電源回路は、直列接続した第１、
第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第
２、第３、第４のダイオードからなり、前記第１のコン
デンサの負極と前記第２のコンデンサの正極を接続し、
前記第１のダイオードのカソードと前記第１のコンデン
サの正極との接続点を前記電源回路の出力点とし、前記
第４のダイオードのアノードと前記第２のコンデンサの
負極との接続点をグランドとする構成とし、前記負荷回
路は、放電灯と、該放電灯に流れる電流を制限するチョ
ークコイルの直列回路からなり、前記ＡＣ電源の一端を、前記第２のコンデンサの正極に
接続し、他端を前記第３のダイオードのカソードに接続
し、前記負荷回路の一端を前記スイッチング回路の出力点に
接続し、前記負荷回路の他端と、前記第１のダイオードのアノー
ドとの間、及び前記第４のダイオードのカソードとの
間、及び前記第２のコンデンサの正極との間に、それぞ
れ第３、第４、第５のコンデンサを接続したことを特徴
とする放電灯点灯装置。
【請求項２】ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、該電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチング
回路と、該スイッチング回路の高周波出力を消費する負荷回路と
を備え、前記電源回路は、直列接続した第１、第２のコンデンサ
並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３、第４の
ダイオードからなり、前記第１のコンデンサの負極と前
記第２のコンデンサの正極を接続し、前記第１のダイオ
ードのカソードと前記第１のコンデンサの正極との接続
点を前記電源回路の出力点とし、前記第４のダイオード
のアノードと前記第２のコンデンサの負極との接続点を
グランドとする構成とし、前記負荷回路は、放電灯と、該放電灯に流れる電流を制
限するチョークコイルの直列回路からなり、前記ＡＣ電源の一端を、前記第２のコンデンサの正極に
接続し、他端を前記第３のダイオードのカソードに接続
し、前記チョークコイルに中間タップを設け、前記負荷回路の一端を前記スイッチング回路の出力点に
接続し、前記中間タップと、前記第１のダイオードのアノードと
の間、及び前記第４のダイオードのカソードとの間に、
それぞれ第３、第４のコンデンサを接続し、前記負荷回
路の他端と前記第２のコンデンサの正極との間に第５の
コンデンサを接続したことを特徴とする放電灯点灯装
置。
【請求項３】ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、該電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチング
回路と、該スイッチング回路の高周波出力を消費する負荷回路と
を備え、前記電源回路は、直列に順極性接続した第１、第２のダ
イオード、第１、第２のコンデンサ並びに直列接続した
第１、第２のインダクタとからなり、前記第１のダイオ
ードのカソードと前記第１のコンデンサの正極との接続
点を前記電源回路の出力点とし、前記第２のダイオード
のアノードと前記第２のコンデンサの負極との接続点を
グランドとし、前記第１のコンデンサの負極と前記第２
のコンデンサの正極間に前記第１、第２のインダクタの
直列回路を接続し、前記負荷回路は、放電灯と、該放電灯に流れる電流を制
限するチョークコイルの直列回路からなり、前記ＡＣ電源の一端を、前記第１、第２のインダクタの
接続点に接続し、他端を前記第１、第２のダイオードの
接続点に接続し、前記負荷回路の一端を前記スイッチング回路の出力点に
接続し、他端を前記第１、第２のインダクタの接続点に
接続したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】前記第１、第２のインダクタの直列回路
に第３のコンデンサを並列接続したことを特徴とする請
求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】前記第１、第２のインダクタを磁気結合
させたことを特徴とする請求項３または４記載の放電灯
点灯装置。
【請求項６】前記第１のインダクタと前記第２のイン
ダクタとを、中間タップを有する単一のコイルとして一
体化し、該コイルの巻線の巻き始めを前記第１のコンデ
ンサの負極に、巻線の巻き終わりを前記第２のコンデン
サの正極に接続し、または、前記コイルの巻線の巻き終
わりを前記第１のコンデンサの負極に、巻線の巻き始め
を前記第２のコンデンサの正極に接続し、前記コイルの
中間タップを前記負荷回路の他端に接続したことを特徴
とする請求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】前記第１、第２のインダクタと前記チョ
ークコイルを磁気結合させたことを特徴とする請求項３
または４記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、該電源回路の直流出力を高周波に変換するスイッチング
回路と、該スイッチング回路の高周波出力を消費する放電灯と、該放電灯に流れる電流を制限するチョークコイルとを備
え、前記電源回路は、直列接続した第１、第２のコンデンサ
並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３、第４の
ダイオードからなり、前記第１のコンデンサの負極と前
記第２のコンデンサの正極を接続し、前記第１のダイオ
ードのカソードと前記第１のコンデンサの正極との接続
点を前記電源回路の出力点とし、前記第４のダイオード
のアノードと前記第２のコンデンサの負極との接続点を
グランドとする構成とし、前記ＡＣ電源の一端を、前記第２のコンデンサの正極に
接続し、他端を前記第３のダイオードのカソードに接続
し、前記スイッチング回路の出力点に、前記放電灯とチョー
クコイルの直列回路を接続し、前記チョークコイルに第１、第２の２次巻線を設け、前
記第１のダイオードのアノードに該第１の２次巻線の出
力を帰還させ、前記第４のダイオードのカソードに該第
２の２次巻線の出力を帰還させたことを特徴とする放電
灯点灯装置。
【請求項９】前記スイッチング回路における第１、第
２のスイッチング素子を電界効果型トランジスタで構成
し、該第１のスイッチング素子を前記電源回路の出力点
に、該第２のスイッチング素子をグランドに接続したハ
ーフブリッジ構成とし、前記第１の２次巻線の一端を前
記第１のスイッチング素子のソース端子に接続し、前記
第２の２次巻線の一端を前記第２のスイッチング素子の
ソース端子に接続し、前記第１、第２の２次巻線の他端
が、前記電源回路への帰還と、前記第１、第２のスイッ
チング素子のゲート入力とを兼ねることを特徴とする請
求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】前記第１のスイッチング素子をＰチャ
ネルＭＯＳＦＥＴとし、前記第２のスイッチング素子を
ＮチャネルＭＯＳＦＥＴとし、前記第１の２次巻線の一
端を前記電源回路３の出力側に、他端を前記第３のコン
デンサを介してを前記第２のダイオードのアノードに接
続し、前記第２の２次巻線の一端をグランドに、他端を
前記第４のコンデンサを介して前記第３のダイオードの
カソードに接続し、前記第１の２次巻線の出力電圧を前
記第１のスイッチング素子のゲート信号とし、前記第２
の２次巻線の出力電圧を前記第２のスイッチング素子の
ゲート信号とすることを特徴とする請求項９記載の放電
灯点灯装置。
【請求項１１】請求項１から１０のいずれかの放電灯
点灯装置を有する屈曲形蛍光ランプを用いた照明器具。