JP2004357493A - 電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置 - Google Patents

電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電圧上昇の緩和効果を充分に果し、発熱を抑え、また、効率を向上する。
【解決手段】商用電源２１に全波整流回路２２の入力端子を接続し、全波整流回路の出力端子に昇圧チョッパ回路２４を並列に接続する。昇圧チョッパ回路２４は、全波整流回路の出力端子にチョークコイル２５を介してＭＯＳ形ＦＥＴ２６を並列に接続し、そのＦＥＴにダイオード２７を順方向に介し、さらに、インダクタ２８を介して平滑コンデンサ２９を並列に接続する。そして、チョークコイルに、ダイオード及びインダクタを直列に介してコンデンサ３０を並列に接続する。平滑コンデンサにインバータ回路３２を接続し、そのインバータ回路の出力端子に放電灯３３を接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電源装置及びこの電源装置を使用した放電灯点灯装置並びにこの放電灯点灯装置を使用した照明装置に関する。
電源装置としては、例えば、図６に示すものが知られている。これは、商用電源１に全波整流回路２の入力端子を接続し、この全波整流回路２の出力端子に雑音防止用のフィルタコンデンサ３を並列に接続するとともに昇圧チョッパ回路４を並列に接続している。昇圧チョッパ回路４は、全波整流回路２の出力端子にチョークコイル５を介してＭＯＳ形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）６を並列に接続し、そのＦＥＴ６にダイオード７を順方向に介して平滑コンデンサ８を並列に接続している。また、ＦＥＴ６に過渡的なリンギングの発生を防止するスナバ回路としてコンデンサ９を並列に接続している。ＦＥＴ６は制御回路１０によってスイッチング動作されるようになっている。
この電源装置は、昇圧チョッパ回路４においてＦＥＴ６がターンオンすると、チョークコイル５を介して電流が流れこのチョークコイル５にエネルギーが蓄えられる。次に、ＦＥＴ６がターンオフすると、チョークコイル５に蓄えられたエネルギーがダイオード７を介して平滑コンデンサ８に放出される。
前記平滑コンデンサ８の両端には、インバータ回路１１の入力端子が接続し、そのインバータ回路１１の出力端子には放電灯１２が接続されている。インバータ回路１１は平滑コンデンサ８から電力の供給を受け、放電灯１２を高周波点灯するようになっている。
しかし、この電源装置では、ＦＥＴ６にコンデンサ９を並列に接続しているので、ＦＥＴ６がターンオンした時コンデンサ９から大きな短絡電流が流れるので、ＦＥＴ６として容量の大きなものを使用しなければならず、しかも、ＦＥＴ６の発熱が大きくなるという問題があった。
このため、図７に示すように、ＦＥＴ６にコンデンサ９と抵抗１３との直列回路を並列に接続したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−３３７２９４号公報
このように、ＦＥＴ６にコンデンサ９と抵抗１３との直列回路を並列に接続するものでは、ＦＥＴ６のターンオン時にこのＦＥＴ６に流れる電流を抵抗１３によって抑制できるが抵抗１３に発熱が生じ、また、抵抗１３があるため電圧上昇の緩和効果が充分に得られなくなる問題があった。
そこで、本発明は、電圧上昇の緩和効果を充分に得ることができ、しかも、発熱を抑えることができるとともに効率を向上できる電源装置及び放電灯点灯装置並びに照明装置を提供する。
請求項１記載の発明は、直流電源にチョークコイルを介して接続したスイッチング素子と、スイッチング素子にダイオードを順方向に介して並列に接続し、負荷への電力供給を行うことができる平滑コンデンサと、チョークコイルにダイオードを順方向に介して並列に接続したコンデンサとを具備した電源装置にある。
本発明において、チョークコイルは、制御回路の電源生成用の巻線等を備えるものであってもよい。
この構成においては、スイッチング素子のオフ時にチョークコイルに蓄えられたエネルギーがダイオードを介して平滑コンデンサに放出されるとともにコンデンサにも放出される。従って、コンデンサは一種のスナバ回路として動作し、スイッチング素子のオフ時における電圧の急激な上昇を緩和する。しかも、スイッチング素子の発熱を抑えることができる。また、スイッチング素子のオン時にはコンデンサの充電電荷が平滑コンデンサの充電電荷とともに出力されるので、効率を向上できる。
請求項２記載の発明は、直流電源にチョークコイルを介して接続したスイッチング素子と、スイッチング素子にダイオードとインダクタを直列に介して並列に接続し、負荷への電力供給を行うことができる平滑コンデンサと、チョークコイルにダイオードを順方向に介して並列に接続したコンデンサとを具備した電源装置にある。
この構成においては、スイッチング素子のオフ時にチョークコイルに蓄えられたエネルギーがダイオードとインダクタを介して平滑コンデンサに放出されるとともにダイオードを介してコンデンサにも放出される。従って、コンデンサは一種のスナバ回路として動作し、スイッチング素子のオフ時における電圧の急激な上昇を緩和する。しかも、スイッチング素子の発熱を抑えることができる。また、スイッチング素子のオン時にはコンデンサの充電電荷がインダクタを介して平滑コンデンサの充電電荷とともに出力されるので、効率を向上できる。
請求項３記載の発明は、直流電源にチョークコイルを介して接続したスイッチング素子と、スイッチング素子にダイオードを介して並列に接続し、負荷への電力供給を行うことができる平滑コンデンサと、チョークコイルにダイオードを順方向に介して直列に接続したインダクタと、チョークコイルにダイオード及びインダクタを直列に介して並列に接続したコンデンサとを具備した電源装置にある。
この構成においては、スイッチング素子のオフ時にチョークコイルに蓄えられたエネルギーがダイオードを介して平滑コンデンサに放出されるとともにダイオードとインダクタを介してコンデンサにも放出される。従って、コンデンサは一種のスナバ回路として動作し、スイッチング素子のオフ時における電圧の急激な上昇を緩和する。しかも、スイッチング素子の発熱を抑えることができる。また、スイッチング素子のオン時には平滑コンデンサの充電電荷がインダクタを介して出力されるとともにコンデンサの充電電荷が出力されるので、効率を向上できる。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１つ記載の電源装置と、電源装置の平滑コンデンサの両端に入力端子を接続したインバータ回路と、インバータ回路の出力端子間に接続した放電灯とを具備した放電灯点灯装置にある。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を有する照明器具本体とを具備した照明装置にある。
請求項１乃至３記載の発明によれば、電圧上昇の緩和効果を充分に得ることができ、しかも、発熱を抑えることができるとともに効率を向上できる電源装置を提供できる。
請求項４記載の発明によれば、電圧上昇の緩和効果を充分に得ることができ、しかも、発熱を抑えることができるとともに効率を向上できる放電灯点灯装置を提供できる。
請求項５記載の発明によれば、電圧上昇の緩和効果を充分に得ることができ、しかも、発熱を抑えることができるとともに効率を向上できる照明装置を提供できる。
以下、本発明の、実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、実施の形態は、本発明の電源装置を放電灯点灯装置に適用したものについて述べる。
（第１の実施の形態）
図１に示すように、商用電源２１に全波整流回路２２の入力端子を接続して直流電源を形成している。そして、前記全波整流回路２２の出力端子に雑音防止用のフィルタコンデンサ２３を並列に接続している。また、前記全波整流回路２２の出力端子に昇圧チョッパ回路２４を並列に接続している。前記全波整流回路２２及び昇圧チョッパ回路２４は電源装置を構成している。
前記昇圧チョッパ回路２４は、全波整流回路２２の出力端子にチョークコイル２５を介してＭＯＳ形ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）２６を並列に接続し、そのＦＥＴ２６にダイオード２７を順方向に介し、さらに、インダクタ２８を直列に介して平滑コンデンサ２９を並列に接続している。
前記チョークコイル２５に、前記ダイオード２７及びインダクタ２８を直列に介してコンデンサ３０を並列に接続している。前記ＦＥＴ２６は、制御回路３１によってスイッチング動作されるようになっている。
前記平滑コンデンサ２９の両端にインバータ回路３２の入力端子を接続し、そのインバータ回路３２の出力端子に放電灯３３を接続している。前記インバータ回路３２は平滑コンデンサ２９から電力の供給を受け、前記放電灯３３を高周波点灯するようになっている。
このような構成においては、ＦＥＴ２６がターンオンすると、チョークコイル２５を介して電流が流れこのチョークコイル２５にエネルギーが蓄えられる。
次に、ＦＥＴ２６がターンオフすると、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーがダイオード２７、インダクタ２８を介して平滑コンデンサ２９に放出される。また、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーの一部がダイオード２７、インダクタ２８を介してコンデンサ３０に放出され、コンデンサ３０が充電される。
この動作において、コンデンサ３０は一種のスナバ回路として動作し、ＦＥＴ２６のターンオフ時における電圧の急激な上昇を緩和できる。
そして、ＦＥＴ２６がターンオンすると、チョークコイル２５を介して電流が流れこのチョークコイル２５にエネルギーが蓄えられるが、このとき、コンデンサ３０の充電電荷が平滑コンデンサ２９の充電電荷とともにインバータ回路３２に流れ込み消費される。
このように、ＦＥＴ２６のターンオフ時にはコンデンサ３０が一種のスナバ回路として動作するので、ＦＥＴ２６のターンオフ時における電圧の急激な上昇に対する緩和効果を充分に得ることができる。
しかも、ＦＥＴ２６に並列にコンデンサを接続していないので、ＦＥＴ２６のターンオン時にこのＦＥＴ２６に大きな電流が流れることはない。また、抵抗によって電力が消費されるということもない。従って、発熱という問題も生じない。
しかも、コンデンサ３０の充電電荷はインバータ回路３２に流れ込み消費されるので、コンデンサ３０の充電電荷が有効に消費され、昇圧チョッパ回路２４として効率を向上できる。インバータ回路３２は、平滑コンデンサ２９からの電力供給によって動作し、放電灯３３を高周波点灯することになる。
（第２の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図２に示すように、チョークコイル２５に、ダイオード２７を介してコンデンサ３０と第２のインダクタ３４との直列回路を並列に接続している。その他については、前述した実施の形態と同じ構成である。
この実施の形態においては、ＦＥＴ２６がターンオフすると、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーがダイオード２７、インダクタ２８を介して平滑コンデンサ２９に放出される。また、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーの一部がダイオード２７、第２のインダクタ３４を介してコンデンサ３０に放出され、コンデンサ３０が充電される。
このように、ＦＥＴ２６のターンオフ時にはコンデンサ３０及び第２のインダクタ３４の回路は一種のスナバ回路として動作するので、ＦＥＴ２６のターンオフ時における電圧の急激な上昇を緩和することができる。
そして、ＦＥＴ２６がターンオンすると、チョークコイル２５を介して電流が流れこのチョークコイル２５にエネルギーが蓄えられるが、このとき、コンデンサ３０の充電電荷がインダクタ３４，２８を介して平滑コンデンサ２９の充電電荷とともにインバータ回路３２に流れ込み消費される。
このように、ＦＥＴ２６のターンオン時には、コンデンサ３０の充電電荷はインバータ回路３２に流れ込み消費されるので、コンデンサ３０の充電電荷が有効に消費され、昇圧チョッパ回路２４として効率を向上できる。また、ＦＥＴ２６に大きな電流が流れることも、抵抗によって電力が消費されるということもなく、発熱という問題も生じない。
（第３の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図３に示すように、チョークコイル２５に、ダイオード２７を介してコンデンサ３０を並列に接続している。その他については、前述した第２の実施の形態と同じ構成である。
この実施の形態においては、ＦＥＴ２６がターンオフすると、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーがダイオード２７、インダクタ２８を介して平滑コンデンサ２９に放出される。また、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーの一部がダイオード２７を介してコンデンサ３０に放出され、コンデンサ３０が充電される。
このように、ＦＥＴ２６のターンオフ時にはコンデンサ３０は一種のスナバ回路として動作するので、ＦＥＴ２６のターンオフ時における電圧の急激な上昇を緩和することができる。
そして、ＦＥＴ２６がターンオンすると、チョークコイル２５を介して電流が流れこのチョークコイル２５にエネルギーが蓄えられるが、このとき、コンデンサ３０の充電電荷がインダクタ２８を介して平滑コンデンサ２９の充電電荷とともにインバータ回路３２に流れ込み消費される。従って、コンデンサ３０の充電電荷が有効に消費され、昇圧チョッパ回路２４として効率を向上できる。また、ＦＥＴ２６に大きな電流が流れることも、抵抗によって電力が消費されるということもなく、発熱という問題は生じない。
（第４の実施の形態）
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図４に示すように、ＦＥＴ２６に、ダイオード２７を介して平滑コンデンサ２９を並列に接続している。そして、前記平滑コンデンサ２９にインダクタ２８を直列に介してインバータ回路３２の入力端子を接続している。その他については、前述した第１の実施の形態と同じ構成である。
この実施の形態においては、ＦＥＴ２６がターンオフすると、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーがダイオード２７を介して平滑コンデンサ２９に放出される。また、チョークコイル２５に蓄えられたエネルギーの一部がダイオード２７及びインダクタ２８を介してコンデンサ３０に放出され、コンデンサ３０が充電される。
このように、ＦＥＴ２６のターンオフ時にはコンデンサ３０は一種のスナバ回路として動作するので、ＦＥＴ２６のターンオフ時における電圧の急激な上昇を緩和することができる。
そして、ＦＥＴ２６がターンオンすると、チョークコイル２５を介して電流が流れこのチョークコイル２５にエネルギーが蓄えられるが、このとき、コンデンサ３０の充電電荷がインバータ回路３２に流れ込むとともに平滑コンデンサ２９の充電電荷がインダクタ２８を介してインバータ回路３２に流れ込み消費される。従って、コンデンサ３０の充電電荷が有効に消費され、昇圧チョッパ回路２４として効率を向上できる。しかも、ＦＥＴ２６のターンオン時にこのＦＥＴ２６に大きな電流が流れることも、抵抗によって電力が消費されるということもなく、発熱という問題は生じない。
（第５の実施の形態）
前述した各実施の形態は、本発明を放電灯点灯装置に適用した場合について述べたが、この実施の形態は、前述した各実施の形態の放電灯点灯装置を組み込んだ照明装置について述べる。
図５は照明装置１００を示し、この照明装置１００は、照明器具本体１０１のソケット１０２、１０３にそれぞれ放電灯１０４、１０５を取付け、内部に前述した各実施の形態に記載した放電灯点灯装置のいずれかを、２灯点灯用の放電灯点灯装置１０６に形成して組み込み、この放電灯点灯装置１０６によって放電灯１０４、１０５を点灯するようになっている。
こうして、前述した各実施の形態の放電灯点灯装置を組み込んだ照明装置が実現できる。従って、照明装置としても前述した各実施の形態と同様の作用効果が得られるものである。
なお、前述した各実施の形態は本発明の電源装置を放電灯点灯装置に適用したものについて述べたがこれに限定するものではなく、本発明の電源装置を放電灯点灯装置以外のものに適用してもよい。
本発明の、第１の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図。 本発明の、第２の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図。 本発明の、第３の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図。 本発明の、第４の実施の形態に係る放電灯点灯装置の回路構成図。 本発明の、第５の実施の形態に係る照明装置の構成を示す斜視図。 従来例を示す回路構成図。 他の従来例を示す回路構成図。
符号の説明
２２…全波整流回路、２４…昇圧チョッパ回路、２５…チョークコイル、２６…ＭＯＳ形ＦＥＴ、２７…ダイオード、２９…平滑コンデンサ、３０…コンデンサ、インバータ回路３２。

Claims (5)

  1. 直流電源にチョークコイルを介して接続したスイッチング素子と；
    スイッチング素子にダイオードを順方向に介して並列に接続し、負荷への電力供給を行うことができる平滑コンデンサと；
    前記チョークコイルに前記ダイオードを順方向に介して並列に接続したコンデンサと；
    を具備したことを特徴とする電源装置。
  2. 直流電源にチョークコイルを介して接続したスイッチング素子と；
    スイッチング素子にダイオードとインダクタを直列に介して並列に接続し、負荷への電力供給を行うことができる平滑コンデンサと；
    前記チョークコイルに前記ダイオードを順方向に介して並列に接続したコンデンサと；
    を具備したことを特徴とする電源装置。
  3. 直流電源にチョークコイルを介して接続したスイッチング素子と；
    スイッチング素子にダイオードを介して並列に接続し、負荷への電力供給を行うことができる平滑コンデンサと；
    前記チョークコイルに前記ダイオードを順方向に介して直列に接続したインダクタと；
    前記チョークコイルに前記ダイオード及びインダクタを直列に介して並列に接続したコンデンサと；
    を具備したことを特徴とする電源装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれか１つ記載の電源装置と；
    電源装置の平滑コンデンサの両端に入力端子を接続したインバータ回路と；
    インバータ回路の出力端子間に接続した放電灯と；
    を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
  5. 請求項４記載の放電灯点灯装置と；
    放電灯点灯装置を有する照明器具本体と；
    を具備したことを特徴とする照明装置。
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