JP2006269299A - 放電灯点灯回路 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路のスイッチング素子としてより耐電圧の小さいものを採用可能とし、ひいては発熱を抑制することができる放電灯点灯回路を提供する。
【解決手段】インバータ回路１４の第１及び第２のスイッチング素子３２，３３のスイッチング動作に基づいてチョークコイル２５に過渡的に発生する逆起電力はサージ吸収回路４２により吸収される。このため、インバータ回路１４の第１及び第２のスイッチング素子３２，３３として前記サージ電圧の発生を想定して通常動作時以上の耐圧を有する素子を選定する必要はない。即ち、インバータ回路１４のスイッチング素子の低耐圧化が図られる。スイッチング素子（ＦＥＴ）は耐圧が大きくなるほどオン電圧（オン抵抗）が増大して発熱も大きくなることから、スイッチング素子の低耐圧化が図られることにより当該スイッチング素子の発熱量も低減する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ネオン管及びアルゴン管等の放電灯を点灯する放電灯点灯回路に関するものである。

近年では、ネオン管及びアルゴン管等の放電灯を点灯する放電灯点灯回路としてはインバータ回路を使用した高周波点灯方式のものが普及しつつある（例えば特許文献１参照。）。この放電灯点灯回路においては、交流電源からの交流電圧は全波整流回路により全波整流されて直流電圧に変換され、その直流電圧は平滑コンデンサにより平滑される。そしてこの平滑された直流電圧はインバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作により同じくインバータ回路を構成するトランスの一次側に供給される。すると、トランスの二次側には一次側との巻線の巻数比に応じた電圧が誘起され、この誘起電圧がトランスの二次側に接続された放電管に印加される。インバータ回路としては、一石式電圧共振形、ハーフブリッジ形及びプッシュプル形等のものが使用される。

本出願人もハーフブリッジ形のインバータ回路を使用した放電灯点灯回路として例えば次のような構成を従来提案している。即ち、図４に示すように、放電灯点灯回路１１は、フィルタ回路１２、全波整流回路１３及びインバータ回路１４を備えている。フィルタ回路１２の入力側には交流電源１５が接続されており、同じく出力側は全波整流回路１３の入力側に接続されている。全波整流回路１３の出力側にはインバータ回路１４の入力側が接続されており、当該インバータ回路１４の出力側には放電灯１６が接続されている。

フィルタ回路１２はバリスタ２１、３つのコンデンサ２２，２３，２４及びチョークコイル２５を備えている。バリスタ２１、２つのコンデンサ２２，２３の直列回路、並びにコンデンサ２４はそれぞれ交流電源１５に並列に接続されている。チョークコイル２５は交流電源１５と全波整流回路１３との間に直列に接続されている。このように構成されたフィルタ回路１２は交流電源１５から入力された交流電圧のノイズ除去処理及び過電圧保護処理等を行う。

全波整流回路１３は４つのダイオードがブリッジ状に接続されることにより構成されており、フィルタ回路１２によってノイズが除去された交流電圧を全波整流して直流電圧とする。

インバータ回路１４はコンデンサ３１、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の直列回路、ダイオード３４、コンデンサ３５並びに変圧器３６を備えている。第１及び第２のスイッチング素子３２，３３としては例えば電界効果形トランジスタ（ＦＥＴ）が使用されている。コンデンサ３１、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の直列回路、ダイオード３４並びにコンデンサ３５は全波整流回路１３の出力側にそれぞれ並列に接続されている。第１及び第２のスイッチング素子３２，３３にはそれぞれ帰還電流用のダイオード３７，３８がそれぞれ並列に接続又は内蔵されている。

変圧器３６は入力側の一次側巻線３６ａ及び出力側の二次側巻線３６ｂを有しており、当該二次側巻線３６ｂの両端間には放電灯１６が接続されている。二次側巻線３６ｂの巻数は一次側巻線３６ａよりも多くされており、これにより一次側巻線３６ａの両端間に発生した電圧は一次側巻線３６ａと二次側巻線３６ｂとの巻数比に応じた電圧に昇圧されて二次側巻線３６ｂに出力される。

さて、前述のように構成された放電灯点灯回路１１において、交流電源１５からの交流電圧はフィルタ回路１２によりノイズが除去され、そのノイズが除去された交流電圧は全波整流回路１３により全波整流される。そして第１及び第２のスイッチング素子３２，３３がそれぞれ所定のタイミングで交互にオン及びオフされることにより変圧器３６の一次側巻線３６ａにはその巻数に応じた所定の交流電圧が発生する。

即ち、第１のスイッチング素子３２がオン状態に且つ第２のスイッチング素子３３がオフ状態にされたときには入力電流が第１のスイッチング素子３２→一次側巻線３６ａ→コンデンサ３５の順に流れて当該コンデンサ３５に充電される。このとき、入力電流が第１のスイッチング素子３２をバイパスしてコンデンサ３５に直接供給されることはダイオード３４により規制される。このため、入力電流が変圧器３６の一次側巻線３６ａをバイパスしてコンデンサ３５に充電されることはない。

一方、第１のスイッチング素子３２がオフ状態に且つ第２のスイッチング素子３３がオン状態にされたときにはコンデンサ３５に充電された電荷が一次側巻線３６ａ→第２のスイッチング素子３３→コンデンサ３５の順に流れる。このとき、変圧器３６の一次側巻線３６ａが飽和状態になった場合等において余分となったコンデンサ３５の電荷はダイオード３４を介して全波整流回路１３側へ逃がされる。

そして前述の動作が第１及び第２のスイッチング素子３２，３３のスイッチング動作によって繰り返されることにより、変圧器３６の一次側巻線３６ａの両端間にはその巻数に応じた電圧が誘起され、また同じく二次側巻線３６ｂの両端間には一次側巻線３６ａとの巻数比に応じた電圧が誘起される。この二次側巻線３６ｂの両端間に誘起された電圧が放電灯１６の両端に印加されることにより当該放電灯１６は点灯する。
特開平５−３０９１号公報

ところが、前記従来の放電灯点灯回路１１には次のような問題があった。即ち、第１のスイッチング素子３２がオン状態からオフ状態に切り換えられると、チョークコイル２５の両端間には逆起電力が瞬間的に発生する。交流電源１５からの交流電圧の波形は正弦波に近似した波形となる。このため、特に交流電源オン時等において、交流電源からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°の波高値（ピーク電流値）が最も高いときに例えば第１のスイッチング素子３２がオフされたときには、チョークコイル２５の両端間には通常動作時の電圧を超える逆起電力（いわゆるサージ電圧）が瞬間的に発生する。そしてそうしたサージ電圧がインバータ回路１４の第１及び第２のスイッチング素子３２，３３並びにダイオード３４及びコンデンサ３５等に印加されるおそれがあった。

詳述すると、第１のスイッチング素子３２がオン状態に且つ第２のスイッチング素子３３がオフ状態にされたときには入力電流が第１のスイッチング素子３２→一次側巻線３６ａ→コンデンサ３５の順に流れて当該コンデンサ３５に充電される。このとき、変圧器３６の一次側巻線３６ａが飽和状態になることもあり瞬間的にかなりの電流が流れる。この過渡的な電流が流れている状態で、第１のスイッチング素子３２がオフされた場合、いままで流れていた電流が再び流れようとしてチョークコイル２５に逆起電力が発生する。その逆起電力、即ちサージ電圧がそのまま全波整流回路１３の両入力端子間、ひいてはコンデンサ３１の両端間、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の両端間、帰還電流用のダイオード３７，３８の両端間並びにダイオード３４の両端間にそれぞれ印加される。このため、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３等は前述の逆起電力の発生を想定して通常動作時以上の耐圧を有する素子を選定する必要があった。また、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３はそれぞれ耐圧が大きくなるほどオン電圧、換言すればオン抵抗（ＦＥＴが動作するときの動作抵抗）が増大し、それに伴って発熱も大きくなる。

ここで、放電灯点灯回路１１の使用周囲温度はもともと高くなりがちであり放電灯点灯回路１１自体の温度も高くなることが多い。そうした放電灯点灯回路１１の設置環境の下、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３のオン動作に伴う発熱が発生すると、前述の高い使用周囲温度と相まって当該第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の熱破壊につながるという懸念もあった。また、放電灯点灯回路１１については小型化の要望もあり、その観点からも第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の発熱が問題となる。即ち、放電灯点灯回路１１の小型化に伴い第１及び第２のスイッチング素子３２，３３は互いに近接して配置する必要がある。このため、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３はいっそう放熱しにくくなりそれらの温度上昇が助長される。

従って、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３のオン動作に伴う発熱の抑制、ひいては放電灯点灯回路１１全体の発熱の抑制に対する強い要望があった。第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の発熱を抑制するためには、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３としてなるべく耐圧の低いものを使用すればよい。しかし、単に耐圧の低い第１及び第２のスイッチング素子３２，３３を採用しただけでは、交流電源オン時にチョークコイル２５に発生し得る前述のサージ電圧の問題がある。コンデンサ３１として、より容量の大きな素子を採用することによって前述のサージ電圧を吸収することも考えられる。しかし、この構成は放電灯点灯回路１１の力率が低減するという点で採用は困難であった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、インバータ回路のスイッチング素子としてより耐電圧の小さいものを採用可能とし、ひいては発熱を抑制することができる放電灯点灯回路を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、交流電源から入力した所定の交流電圧をフィルタ回路によりノイズを除去した後に整流回路により所定の直流電圧に変換し、当該直流電圧をインバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて所定の交流電圧に変換して放電灯に印加するようにした放電灯点灯回路において、前記フィルタ回路は交流電源とインバータ回路との間に直列に接続されたインダクタを備え、前記インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて前記インダクタに発生する逆起電力を吸収するサージ吸収回路を前記インダクタと並列に設けるようにしたことをその要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放電灯点灯回路において、前記サージ吸収回路は、前記逆起電力が整流回路及びインバータ回路の構成要素を保護するために予め設定された所定値以上に達したときにのみ電流を流す限流回路を含むことをその要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の放電灯点灯回路において、前記インダクタは前記交流電源と整流回路との間に直列に配置し、前記限流回路は前記所定値以上の電圧が印加されたときに所定方向への電流を許容する方向性を有する２つの定電圧素子の直列回路を含み、両定電圧素子は互いに反対方向に接続するようにしたことをその要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の放電灯点灯回路において、前記インダクタは前記整流回路と前記インバータ回路との間に直列に配置し、前記限流回路は前記所定値以上の電圧が印加されたときに所定方向への電流を許容する方向性を有する単一の定電圧素子を含むことをその要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の放電灯点灯回路において、前記サージ吸収回路は、前記限流回路と直列に接続されたレジスタを含むことをその要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項３〜請求項５のうちいずれか一項に記載の放電灯点灯回路において、前記定電圧素子はツェナーダイオードとしたことをその要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の放電灯点灯回路において、インダクタは前記整流回路と前記インバータ回路との間に配置し、前記サージ吸収回路は、キャパシタとダイオードとの直列回路並びに前記キャパシタと並列に接続されたレジスタを含むことをその要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて前記インダクタの両端間には逆起電力が発生する。交流電源からの交流電圧の波形は正弦波に近似した波形となるので、例えば交流電源オン時において、交流電源からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°の波高値（ピーク電流値）が最も高い場合に前記スイッチング素子がオンからオフに切り換えられたときに前記逆起電力は最も大きくなり、通常動作時の電圧を超え得る。即ち、インダクタの両端間には通常動作時の電圧を超えるいわゆるサージ電圧（サージ電流）が瞬間的に発生し得る。しかし、本発明では、過渡的に発生する前記サージ電圧はサージ吸収回路により吸収される。

このため、インバータ回路のスイッチング素子として前記サージ電圧の発生を想定して通常動作時にインダクタに発生する逆起電力以上の耐圧（耐電圧）を有する素子を選定する必要はない。即ち、前記スイッチング素子等の耐圧を不必要に確保する必要はなく、スイッチング素子として従来よりも耐圧の小さなものが採用可能となる。スイッチング素子は耐圧が大きくなるほどオン電圧、換言すればオン抵抗が増大して発熱も大きくなることから、スイッチング素子の発熱量が低減し、ひいては放電灯点灯回路の発熱を抑制することができる。

ここで、前記サージ吸収回路を前記インダクタに直列に接続することも考えられるものの、そのようにした場合には通常動作時においても交流電源からの交流電流はサージ吸収回路を流れることとなり、電力損失が発生する。このため、本発明のようにサージ吸収回路は前記インダクタと並列に設けるのがよい。このようにすれば、放電管の起動時等に過渡的に発生する前記サージ電圧だけを消費（吸収）することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、前記インダクタの両端に発生したサージ電圧が、整流回路及びインバータ回路の構成要素を保護するために予め設定された所定値以上に達したとき、限流回路にはサージ電圧により生じたサージ電流が流れる。これによりサージ電圧のピーク波が抑制され、整流回路及びインバータ回路の構成要素が保護される。

また、請求項２に記載の放電灯点灯回路において、前記インダクタを交流電源と整流回路との間に直列に設けるようにした場合には、当該インダクタには整流前の交流電流が入力される。インダクタは電流変化を抑える方向に逆起電力を発生するので、交流電圧の位相が例えば９０°のときと２７０°のときとではインダクタに発生する逆起電力は逆方向となる。従って、前述したような回路構成を採用する場合には、請求項３のように、前記限流回路の構成要素として方向性を有する２つの定電圧素子を備え、それら定電圧素子を互いに反対方向に接続することが有効である。このようにすれば、例えば交流電圧の位相が９０°のときと２７０°のときのように、交流電圧の方向が互いに反対のときに発生するサージ電流はいずれも限流回路を流れるようになる。従って、サージ電圧の方向がどうであれ、そのピーク波を抑制することができる。

一方、請求項２に記載の放電灯点灯回路において、前記インダクタを前記整流回路と前記インバータ回路との間に直列に設けるようにした場合には、請求項４に記載するように、前記限流回路の構成要素として方向性を有する単一の定電圧素子を備えればよい。これは、インダクタには整流回路からの直流電圧が入力されるからである。即ち、整流回路からの直流電圧（直流電流）の方向は常に同じであるので、交流電源からの交流電圧の方向がどうであれ、前記サージ電圧に起因して発生するサージ電流の方向は常に同じとなる。従って、前記定電圧素子は前記サージ電流の生じ得る方向に合わせて設ければよい。

また、請求項５に記載するように、請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の放電灯点灯回路において、前記限流回路と直列にレジスタを接続すれば、前記サージ電流はレジスタを流れる際にジュール熱に変換されて消費される。このため、サージ電圧（サージ電流）の吸収効果が高められる。通常動作時にはサージ吸収回路に電流が流れることはないので発熱もない。

さらに、請求項６に記載するように、請求項３〜請求項５のうちいずれか一項に記載の放電灯点灯回路において、前記定電圧素子としてツェナーダイオードを採用すれば、通常動作時の発熱、即ち電力損失がない。換言すれば、ツェナーダイオードは前記サージ電圧に起因するサージ電流が流れたときだけに発熱する。従って、通常動作時における放電灯点灯回路の温度上昇の抑制に寄与する。

この場合、前記ツェナーダイオードとしては、そのツェナー電圧が、通常動作時に前記インダクタに発生する逆起電力よりも大きく、且つ交流電源オン時等（特に、交流電源からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°付近のとき）に過渡的に発生する前記サージ電圧よりも小さいものを採用する。そのようにすれば、前記過渡的なサージ電圧だけを消費させることが可能となる。

また、請求項１に記載の放電灯点灯回路において、前記インダクタを前記整流回路と前記インバータ回路との間に直列に設けるようにした場合には、サージ吸収回路として請求項７に示される構成を採用することもできる。即ち、前記サージ吸収回路を、キャパシタとダイオードとの直列回路並びに前記キャパシタと並列に接続されたレジスタを含んで構成する。

前述したように整流回路からの直流電圧の方向は常に同じであるので、交流電源からの交流電圧の方向がどうであれ、前記サージ電圧に起因して発生するサージ電流の方向は常に同じとなる。従って、前記ダイオードは前記サージ電圧により発生するサージ電流の方向に合わせて（サージ電流の流れを許容するように）設ければよい。そして、サージ吸収回路を流れるサージ電流は前記レジスタを通過する際にジュール熱に変換されて消費されると共にキャパシタに蓄えられることにより吸収される。通常動作時においては前記ダイオードにより交流電源からの交流電流がサージ吸収回路を流れることはないので通常動作時の電力損失はなく、発熱することもない。

本発明によれば、インバータ回路のスイッチング素子について、より低耐圧のものが使用できるので当該スイッチング素子の発熱も減少し、ひいては電源回路の発熱を抑えることができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明をネオン管等の放電灯を点灯させる放電灯点灯回路に具体化した第１実施形態を図１に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施形態の放電灯点灯回路４１は、本出願人が従来提案していた図４に示される放電灯点灯回路１１と同様に、フィルタ回路１２、全波整流回路１３及びインバータ回路１４をそれぞれ備えている。従って、従来と同一の部材構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

同図に示すように、放電灯点灯回路４１はサージ吸収回路４２を備えており、当該サージ吸収回路４２はフィルタ回路１２を構成するチョークコイル２５と並列に接続されている。サージ吸収回路４２は第１のツェナーダイオード４３、第２のツェナーダイオード４４及び抵抗４５がそれぞれ直列に接続されることにより構成されており、当該第１のツェナーダイオード４３及び第２のツェナーダイオード４４は互いに反対方向に接続されている。具体的には、第１のツェナーダイオード４３のアノードは全波整流回路１３側に、同じくカソードは交流電源１５側に接続されている。第２のツェナーダイオード４４のアノードは交流電源１５側に、同じくカソードは全波整流回路１３側に接続されている。これによりサージ吸収回路４２の双方向性が確保されている。

また、第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４としては、それらのツェナー電圧が、通常動作時にチョークコイル２５に発生する電圧よりも大きく、且つ交流電源オン時に過渡的に発生する通常動作時の電圧を超える逆起電力（サージ電圧）よりも小さい素子が採用されている。これにより、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°の波高値が最も高い場合にチョークコイル２５に発生し得る逆起電力だけの吸収動作が可能となる。

即ち、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°のときにチョークコイル２５に発生し得る逆起電力（サージ電圧）により生じたサージ電流は第１のツェナーダイオード４３を逆方向に、また第２のツェナーダイオード４４を順方向に流れようとする。交流電源１５からの交流電圧の位相が２７０°のときにチョークコイル２５に発生し得る逆起電力により生じたサージ電流は第１のツェナーダイオード４３を順方向に、また第２のツェナーダイオード４４を逆方向に流れようとする。このため、交流電源１５からの交流電圧の位相がどうであれ、チョークコイル２５に発生するサージ電圧により生じるサージ電流はサージ吸収回路４２を流れることが可能となる。

＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成した放電灯点灯回路の動作を説明する。
まず通常動作時の動作について説明する。交流電源１５からの交流電圧はフィルタ回路１２によりノイズが除去され、そのノイズが除去された交流電圧は全波整流回路１３により全波整流される。このとき、チョークコイル２５の両端間に発生する電圧は第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４のツェナー電圧よりも小さいので、交流電源１５からの交流電流がサージ吸収回路４２を流れることはない。そして第１及び第２のスイッチング素子３２，３３がそれぞれ所定のタイミングで交互にオン及びオフされることにより変圧器３６の一次側巻線３６ａにはその巻数に応じた所定の交流電圧が発生する。

即ち、第１のスイッチング素子３２がオン状態に且つ第２のスイッチング素子３３がオフ状態にされたときには入力電流が第１のスイッチング素子３２→一次側巻線３６ａ→コンデンサ３５の順に流れて当該コンデンサ３５に充電される。このとき、ダイオード３４により、入力電流がコンデンサ３５に直接供給されることが規制される。このため、入力電流が変圧器３６の一次側巻線３６ａをバイパスしてコンデンサ３５に充電されることはない。

一方、第１のスイッチング素子３２がオフ状態に且つ第２のスイッチング素子３３がオン状態にされたときにはコンデンサ３５に充電された電荷が一次側巻線３６ａ→第２のスイッチング素子３３→コンデンサ３５の順に流れる。このとき、変圧器３６の一次側巻線３６ａが飽和状態になった場合等において余分となったコンデンサ３５の電荷はダイオード３４を介して全波整流回路１３側へ逃がされる。

そして前述の動作が第１及び第２のスイッチング素子３２，３３のスイッチング動作によって繰り返されることにより、変圧器３６の一次側巻線３６ａの両端間にはその巻数に応じた電圧が誘起され、また同じく二次側巻線３６ｂの両端間には一次側巻線３６ａとの巻数比に応じた電圧が誘起される。この二次側巻線３６ｂの両端間に誘起された電圧が放電灯１６の両端に印加されることにより当該放電灯１６は点灯する。

＜サージ吸収動作＞
次に、チョークコイル２５に過電圧が発生する異常時における放電灯点灯回路４１の動作について説明する。即ち、第１のスイッチング素子３２をオフした場合にチョークコイル２５の両端に逆起電力が発生する。この逆起電力は、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°の波高値が最も高い場合に交流電源がオンされ、第１のスイッチング素子３２がオフされたときに最も大きくなり過電圧レベルに達する。そしてその逆起電力により生じるサージ電流はサージ吸収回路４２により吸収される。以下、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°のときに第１のスイッチング素子３２がオフされた場合と、同じく２７０°のときに第１のスイッチング素子３２がオフされた場合とにおけるサージ吸収回路４２の動作について順に説明する。

＜９０°＞
交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°の場合に交流電源がオンされ、第１のスイッチング素子３２がオフされたとき、チョークコイル２５の両端には第１のスイッチング素子３２に電流を流そうとする方向の逆起電力（例えば３００Ｖ程度）が発生する。そしてこのときの逆起電力は第１のツェナーダイオード４３のツェナー電圧以上となるので、逆起電力により生じたサージ電流は第１のツェナーダイオード４３→第２のツェナーダイオード４４→抵抗４５の順に流れる。その際、サージ電流は第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４並びに抵抗４５により消費される。特に、サージ電流は抵抗４５を通過する際にジュール熱に変換されることにより効果的に消費される。

＜２７０°＞
交流電源１５からの交流電圧の位相が２７０°の場合に交流電源がオンされ、第１のスイッチング素子３２がオフされたとき、チョークコイル２５の両端には第１のスイッチング素子３２に電流を流そうとする方向の逆起電力が発生する。そしてこのときの逆起電力は第１のツェナーダイオード４３のツェナー電圧以上となる。また、このときの逆起電力の方向は前述の９０°のときとは反対方向になる。このため、逆起電力により生じたサージ電流は抵抗４５→第２のツェナーダイオード４４→第１のツェナーダイオード４３の順に流れる。その際、サージ電流は第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４並びに抵抗４５により消費される。特に、サージ電流は抵抗４５を通過する際にジュール熱に変換されることにより効果的に消費される。

このように、交流電圧の位相が９０°及び２７０°の場合には、チョークコイル２５に発生する逆起電力は過電圧レベル（第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４のツェナー電圧）に達するので、逆起電力により生じたサージ電流はサージ吸収回路４２側へ流れ込んで消費される。しかし、本実施形態では、第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４のツェナー電圧は交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°のときに発生し得る逆起電力（即ち、サージ電圧）に合わせて設定されている。このため、交流電圧の位相が９０°及び２７０°以外の場合に交流電源をオンしたときは、チョークコイル２５に発生する逆起電力は過電圧レベル（ツェナー電圧）には達することはなく、交流電圧に基づく交流電流はそのままチョークコイル２５を経て全波整流回路１３に入力する。即ち、サージ吸収回路４２は、交流電源１５からの交流電源の位相が９０°及び２７０°の波高値が最も高い場合に交流電源がオンされ、第１のスイッチング素子３２がオン状態からオフ状態とされたときにのみチョークコイル２５に発生する過渡的な逆起電力により生じるサージを吸収する。

このため、交流電源１５からの交流電源の位相が９０°及び２７０°の波高値が高い場合に交流電源がオンされ、第１のスイッチング素子３２がオフされたときにチョークコイル２５に発生した逆起電力はいずれも全波整流回路１３及びインバータ回路１４に印加されることはない。そして当該サージ電圧により生じたサージ電流が全波整流回路１３及びインバータ回路１４の構成要素にそれぞれ流れ込むこともない。

従って、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°のときに発生し得るサージ電圧に備えて第１及び第２のスイッチング素子３２，３３等の耐圧（耐電圧）を不必要に確保する必要はなく、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３として従来よりも耐圧の小さいものを採用することが可能となる。そして、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の耐圧が小さいほどオン電圧、換言すればオン抵抗が減少して発熱も小さくなることから、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３の発熱量が低減し、ひいては放電灯点灯回路４１の発熱が抑制される。

＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）インバータ回路１４の第１及び第２のスイッチング素子３２，３３のスイッチング動作に基づいてチョークコイル２５に過渡的に発生する逆起電力はサージ吸収回路４２により吸収される。このため、インバータ回路１４の第１及び第２のスイッチング素子３２，３３として前記サージ電圧の発生を想定して通常動作時以上の耐圧を有する素子を選定する必要はない。即ち、第１及び第２のスイッチング素子３２，３３等の耐圧を不必要に確保する必要はなく、スイッチング素子の低耐圧化が図られる。スイッチング素子（ＦＥＴ）は耐圧が大きくなるほどオン電圧、換言すればオン抵抗が増大して発熱も大きくなることから、スイッチング素子の低耐圧化が図られることにより当該スイッチング素子の発熱量も低減し、ひいては放電灯点灯回路の発熱を抑制することができる。

（２）チョークコイル２５の両端間に発生した逆起電力が全波整流回路１３及びインバータ回路１４の構成要素を保護するために予め設定された所定値（即ち、ツェナー電圧）以上に達したとき、サージ吸収回路４２には前記逆起電力、即ちサージ電圧により生じたサージ電流が流れる。これによりサージ電圧のピーク波が抑制され、全波整流回路１３及びインバータ回路１４の構成要素が保護される。また、本実施形態において、サージ吸収回路４２は、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°の波高値が最も高い場合に交流電源をオンしたときに発生するサージ電圧のみを吸収するようにしているので、通常時の電力損失もない。

（３）サージ吸収回路４２をチョークコイル２５に直列に接続することも考えられる。しかし、そのようにした場合には通常動作時においても交流電源１５からの交流電流がサージ吸収回路４２を流れることとなり電力損失が発生する。このため、本実施形態のようにサージ吸収回路４２はチョークコイル２５と並列に設けるのがよい。このようにすれば、交流電源オン時等における過渡的なサージ電圧だけを消費（吸収）することができる。

（４）本実施形態のように、チョークコイル２５を交流電源１５と全波整流回路１３との間に直列に設けるようにした場合には、当該チョークコイル２５には整流前の交流電流が入力される。このため、サージ吸収回路４２に流れようとする前記サージ電流の方向も例えば交流電圧の位相が９０°と２７０°とでは逆方向となる。本実施形態では、第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４を互いに反対方向に接続するようにしているので、例えば交流電圧の位相が９０°のときと２７０°のときのように、交流電圧の方向が互いに反対のときに発生するサージ電流はいずれもサージ吸収回路４２を流れる。従って、前記サージ電圧の方向がどうであれ、そのピーク波を抑制することができる。

（５）第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４の直列回路に抵抗４５を直列に接続するようにした。このため、前記サージ電流は抵抗４５を流れる際にジュール熱に変換されて消費される。このため、サージ電流（サージ電圧）の吸収効果が高められる。ちなみに、前述したように、通常動作時においてサージ吸収回路４２に電流が流れることはないので、通常動作時における放電灯点灯回路４１の温度上昇の抑制に貢献する。

（６）サージ吸収回路４２を構成する定電圧素子としてツェナーダイオードを採用するようにしたので、通常動作時の発熱、即ち電力損失がない。換言すれば、第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４は前記サージ電圧により生じるサージ電流が流れたときだけに発熱する。従って、このことも通常動作時における放電灯点灯回路４１の温度上昇の抑制に寄与する。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。本実施形態はチョークコイルの配置及びサージ吸収回路の構成の点で前記第１実施形態と異なる。即ち、同図に示すように、チョークコイル２５は全波整流回路１３とインバータ回路１４との間に直列に配置されている。そして、チョークコイル２５と並列にサージ吸収回路５１が接続されている。このサージ吸収回路５１は、ツェナーダイオード５２及び抵抗５３の直列回路からなる。ツェナーダイオード５２のアノードはインバータ回路１４側に接続され、カソードは全波整流回路１３側に接続されている。そして、ツェナーダイオード５２としては、そのツェナー電圧が、通常動作時にチョークコイル２５に発生する電圧よりも大きく、且つ交流電源オン時等に過渡的に発生する通常動作時の電圧を超える逆起電力（サージ電圧）よりも小さい素子が採用されている。

本実施形態のように、チョークコイル２５を全波整流回路１３とインバータ回路１４との間に直列に設けるようにした場合、チョークコイル２５には全波整流回路１３からの直流電圧（直流電流）が入力されるので、サージ吸収回路５１に双方向性を持たせる必要はない。即ち、全波整流回路１３からの直流電圧の方向は常に同じであるので、交流電源１５からの交流電圧の方向がどうであれ、前記サージ電圧に起因して発生するサージ電流の方向は常に同じとなる。このため、そのサージ電圧の流れる方向と逆方向に単一のツェナーダイオード５２を設ければよい。従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態のサージ吸収回路４２に比べて回路の構成要素が少なくなる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を図３（ａ）に基づいて説明する。即ち、前記第２実施形態のように、チョークコイル２５を全波整流回路１３とインバータ回路１４との間に直列に設けるようにした場合、サージ吸収回路は次のように構成することも可能である。即ち、同図に示すように、本実施形態のサージ吸収回路６１は、コンデンサ６２及びダイオード６３の直列回路並びに前記コンデンサ６２に並列に接続された抵抗６４を備えている。ダイオード６３のアノードはチョークコイル２５とインバータ回路１４との接続点に、また同じくカソードはチョークコイル２５と全波整流回路１３との接続点に接続されている。即ち、本実施形態においてもチョークコイル２５には全波整流回路１３からの直流電圧（直流電流）が入力されるので、サージ吸収回路６１に双方向性を持たせる必要はない。このため、前記サージ電流の方向が順方向となるようにダイオード６３を設ければよい。

従って、本実施形態によれば、前記サージ電圧により生じるサージ電流は抵抗６４を通過する際にジュール熱に変換されて消費されると共にコンデンサ６２に蓄えられることにより吸収される。前記ダイオードを設けたことにより通常動作時の電力損失もない。

＜別の実施形態＞
尚、前記各実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・第１実施形態において、第１のツェナーダイオード４３、第２のツェナーダイオード４４及び抵抗４５の接続の順序は任意に変更するようにしてもよい。例えば第２のツェナーダイオード４４、第１のツェナーダイオード４３及び抵抗４５の順でもよいし、抵抗４５、第１のツェナーダイオード４３及び第２のツェナーダイオード４４の順でもよい。また、第１のツェナーダイオード４３、抵抗４５、第２のツェナーダイオード４４の順でもよい。

・第１〜第３実施形態において、インバータ回路１４としてハーフブリッジ形のものを採用するようにしたが、例えばプッシュプル形、フルブリッジ形のインバータ回路を採用してもよい。

・第１〜第３実施形態において、コンデンサ３１としては電界コンデンサ及びフィルムコンデンサのいずれを採用することもできるが、フィルムコンデンサを使用することが好ましい。コンデンサ３１として例えば電界コンデンサを採用した場合に比べて力率が改善される。

・第１実施形態では、第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４を双方向に接続することによりサージ吸収回路４２の双方向性を確保するようにしたが、２つのツェナーダイオードが一体とされた双方向ツェナーダイオードを使用するようにしてもよい。このようにすれば、部品点数を低減させることができる。

・第１〜第３実施形態において、抵抗４５，５３，６４をそれぞれ省略するようにしてもよい。その場合、第１実施形態では第１のツェナーダイオード４３又は第２のツェナーダイオード４４により、第２実施形態ではツェナーダイオード５２により、第３実施形態ではダイオード６３及びコンデンサ６２により、前記サージ電圧（サージ電流）は吸収される。即ち、サージ吸収回路を全く設けないようにした場合に比べればサージ電圧の吸収作用は得られる。

・第１実施形態において、第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４のうちいずれか一方のみ設けるようにしてもよい。その場合、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°の少なくとも一方のときに発生するサージ電圧を吸収することができる。このようにした場合であってもサージ吸収回路４２を設けないようにした場合に比べれば全波整流回路１３及びインバータ回路１４の構成要素へ過電圧が印加されるおそれは少なくなる。

・第１及び第２実施形態においては、交流電源１５からの交流電圧の位相が９０°及び２７０°のときに発生し得る逆起電力（サージ電圧）に合わせて第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４、並びにツェナーダイオード５２をそれぞれ選定するようにしたが、次のようにしてもよい。即ち、交流電源１５からの交流電圧の位相が例えば８０°〜１００°及び２６０°〜２８０°のときに発生し得る逆起電力に合わせて選定するようにしてもよい。

・図３（ｂ）に示すように、第１実施形態の第１及び第２のツェナーダイオード４３，４４、並びに第２実施形態のツェナーダイオード５２に代えて、バリスタ６５（バリアブルレジスタ；非直線性抵抗素子）を設けるようにしてもよい。バリスタ６５は無方向性であるので、単一の素子で双方向のサージ電流にも対応できる。

＜別の技術的思想＞
次に、第１〜第３実施形態及び別の実施形態から把握できる技術的思想を追記する。
・請求項２に記載の放電灯点灯回路において、前記限流回路はバリスタである放電灯点灯回路。

・請求項２に記載の放電灯点灯回路において、前記限流回路は双方向ツェナーダイオードを含む放電灯点灯回路。

第１実施形態の放電灯点灯回路を示す回路図。 第２実施形態の放電灯点灯回路を示す回路図。 （ａ）は第３実施形態のサージ吸収回路を示す回路図、（ｂ）は別の実施形態のサージ吸収回路を示す回路図。 従来の放電灯点灯回路を示す回路図。

符号の説明

１１，４１…放電灯点灯回路、１２…フィルタ回路、１３…全波整流回路（整流回路）、１４…インバータ回路、１５…交流電源、１６…放電灯、
２５…チョークコイル（インダクタ）、３２…第１のスイッチング素子、
３３…第２のスイッチング素子、４２，５１，６１…サージ吸収回路、
４３…限流回路を構成する第１のツェナーダイオード（定電圧素子）、
４４…限流回路を構成する第２のツェナーダイオード（定電圧素子）、
４５，５３，６４…抵抗（レジスタ）、
５２…限流回路を構成するツェナーダイオード（定電圧素子）、
６２…コンデンサ（キャパシタ）、６３…ダイオード、６４…抵抗（レジスタ）。

Claims (7)

1. 交流電源から入力した所定の交流電圧をフィルタ回路によりノイズを除去した後に整流回路により所定の直流電圧に変換し、当該直流電圧をインバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて所定の交流電圧に変換して放電灯に印加するようにした放電灯点灯回路において、
   前記フィルタ回路は交流電源とインバータ回路との間に直列に接続されたインダクタを備え、
   前記インバータ回路のスイッチング素子のスイッチング動作に基づいて前記インダクタに発生する逆起電力を吸収するサージ吸収回路を前記インダクタと並列に設けるようにした放電灯点灯回路。
2. 請求項１に記載の放電灯点灯回路において、
   前記サージ吸収回路は、前記逆起電力が整流回路及びインバータ回路の構成要素を保護するために予め設定された所定値以上に達したときにのみ電流を流す限流回路を含む放電灯点灯回路。
3. 請求項２に記載の放電灯点灯回路において、
   前記インダクタは前記交流電源と整流回路との間に直列に配置し、
   前記限流回路は前記所定値以上の電圧が印加されたときに所定方向への電流を許容する方向性を有する２つの定電圧素子の直列回路を含み、両定電圧素子は互いに反対方向に接続するようにした放電灯点灯回路。
4. 請求項２に記載の放電灯点灯回路において、
   前記インダクタは前記整流回路と前記インバータ回路との間に直列に配置し、
   前記限流回路は前記所定値以上の電圧が印加されたときに所定方向への電流を許容する方向性を有する単一の定電圧素子を含む放電灯点灯回路。
5. 請求項２〜請求項４のうちいずれか一項に記載の放電灯点灯回路において、
   前記サージ吸収回路は、前記限流回路と直列に接続されたレジスタを含む放電灯点灯回路。
6. 請求項３〜請求項５のうちいずれか一項に記載の放電灯点灯回路において、
   前記定電圧素子はツェナーダイオードとした放電灯点灯回路。
7. 請求項１に記載の放電灯点灯回路において、
   前記インダクタは前記整流回路と前記インバータ回路との間に配置し、
   前記サージ吸収回路は、キャパシタとダイオードとの直列回路並びに前記キャパシタと並列に接続されたレジスタを含む放電灯点灯回路。

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