JP3486883B2 - 電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は出力を調整可能な電源装
置、放電灯点灯装置及び照明装置に係り、特に出力調整
の範囲を拡げることができる電源装置、放電灯点灯装置
及び照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、放電灯を調光点灯する放電灯点灯
装置としては、入力電流の歪みの低減を行い、他の電子
機器への影響を防止するものが開発されている。

【０００３】図１１はこのような従来の放電灯点灯装置
を示す回路図である。

【０００４】図１１において、交流電源７１の一方の出
力端子は、チョークコイルＬ７１を介してダイオードブ
リッジにより全波整流器７２の一方の入力端子に接続さ
れ、交流電源７１の他方の出力端子は、チョークコイル
Ｌ７２を介して全波整流器７２の他方の入力端子に接続
される。チョークコイルＬ７１とチョークコイルＬ７２
とは磁気的に結合している。

【０００５】全波整流器７２の入力端子間には、コンデ
ンサＣ７１が接続されている。

【０００６】全波整流器７２の正極側の出力端子は、ア
クティブフィルタ部８０の正極側の入力端子に接続され
る。全波整流器７２の負極側の出力端子は、アクティブ
フィルタ部８０の負極側の入力端子に接続される。

【０００７】アクティブフィルタ部８０は、昇圧チョッ
パ回路となっており、スイッチング素子のＭＯＳＦＥＴ
８１と、チョークコイルＬ８０とダイオードＤ８０と平
滑コンデンサＣ８０から構成されている。

【０００８】この場合、ＭＯＳＦＥＴ８１には、全波整
流器７２の出力電圧に基づいて周波数が設定されたオ
ン，オフ制御信号ａ８が供給されており、このようなオ
ン，オフ制御信号ａ８によりＭＯＳＦＥＴ８１は、オ
ン、オフを行い、チョークコイルＬ８０にエネルギーの
蓄積と放出を行わせ、放出したエネルギーをダイオード
Ｄ８０と平滑コンデンサＣ８０から成る整流平滑回路に
より整流及び平滑を行わせ、アクティブフィルタ部８０
から出力させている。

【０００９】アクティブフィルタ部８０の正極側の出力
端子は、インバータ部９０の正極側の入力端子に接続さ
れ、アクティブフィルタ部８０の負極側の出力端子は、
インバータ部９０の負極側の入力端子に接続される。

【００１０】 インバータ部９０をさらに詳細に説明す
ると、インバータ部９０の正極側の入力端子は、ＭＯＳ
ＦＥＴ９１のドレイン・ソース路とＭＯＳＦＥＴ９２の
ドレイン・ソース路及との直列接続を介してインバータ
部９０の負極側の入力端子に接続されるとともに、容量
が同じコンデンサＣ９１，Ｃ９２との直列接続を介して
インバータ部９０の負極側の入力端子に接続される。

【００１１】ＭＯＳＦＥＴ９１，９２の接続点は、イン
ダクタ９３たとえばインバータトランスの一次巻線Ｌ９
１を介してコンデンサＣ９１，Ｃ９２の接続点に接続さ
れる。

【００１２】ＭＯＳＦＥＴ９１，９２は図示しない発振
器からの発振信号ｂ８，ｃ８により交互にオン，オフす
るようになっている。

【００１３】放電灯９４の一方の入力端子は、インダク
タ９３の二次巻線Ｌ９２の一端に接続されている。放電
灯９４の他方の入力端子は、インダクタ９３の二次巻線
Ｌ９２の他端に接続されている。放電灯９４の両端子間
にはコンデンサＣ９３が接続される。

【００１４】このような放電灯点灯装置において、交流
電源７１からの交流電圧は、チョークコイルＬ７１，Ｌ
７２を介して全波整流器７２により全波整流され、アク
ティブフィルタ部８０により昇圧及び平滑されてインバ
ータ部９０に供給される。

【００１５】インバータ部９０は、ＭＯＳＦＥＴ９１，
９２を交流電源７１より高い周波数にて交互にスイッチ
ングして、インダクタ９３の二次巻線Ｌ９２に高周波交
流電圧を誘起して、放電灯９４を高周波点灯させる。放
電灯９４の調光を行う場合には、発振信号ｂ８，ｃ８の
周波数を増大させることによりＭＯＳＦＥＴ９１，９２
のオンオフ周波数を増大させて調光を深くすることがで
きる。

【００１６】ここで、全波整流器７２とインバータ部９
０の間にアクティブフィルタ部８０を設ける理由を説明
する。

【００１７】アクティブフィルタ部８０を設けていない
と仮定すると、全波整流器７２の波高値がコンデンサＣ
９２の電圧以下の期間には、全波整流器７２は電流を流
せなくなり、交流電源７１からの入力電流の歪みが大き
くなり、高調波を発生してしまい、この高調波が同じ交
流電源７２に接続された他の電子機器に悪影響を与えて
しまう。このため、アクティブフィルタ部８０を設けな
ければならず、回路構成が複雑となり、回路基板も大き
くなるため、製造コストの低減や装置のコンパクト化を
困難にしていた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の放電灯
点灯装置では、入力電流の歪みを防止するため、全波整
流器とインバータ部の間にアクティブフィルタ部を設け
なければならず、回路構成が複雑となり、回路基板も大
きくなるため、製造コストの低減や装置のコンパクト化
を困難にしていた。

【００１９】そこで本発明は、簡単な回路構成で、出力
回路に問題を生じさせることなく、交流電源からの入力
電流の歪みを防止することができる電源装置、放電灯点
灯装置及び照明装置の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電源装
置は、交流電源の出力電圧を整流して非平滑直流電圧を
出力する整流回路と；この整流回路の出力端子間に互い
に直列的に設けられた第１及び第２のスイッチング手段
と；この第１のスイッチング手段と並列的に設けられた
相対的に大容量の第１のコンデンサと；前記第１のスイ
ッチング手段及び第１のコンデンサの間に介挿されたイ
ンダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小さく設
定され、前記第２のスイッチング手段のオン期間に該第
２のスイッチング手段及び前記インダクタと共振回路を
形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及び第２
のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力回
路と；前記第１及び第２のスイッチング手段を交互にオ
ンオフするとともに、前記出力回路の出力を低下させる
場合には該第１及び第２のスイッチング手段のオンオフ
の周期を変化させるとともに該第２のスイッチング手段
のオンデューティ比を増大させる出力制御回路と；を具
備したことを特徴とする。

【００２１】 請求項２の発明の電源装置は、交流電源
の出力電圧を整流して非平滑直流電圧を出力する整流回
路と；この整流回路の出力端子間に互いに直列的に設け
られた第１及び第２のスイッチング手段と；この第１の
スイッチング手段と並列的に設けられた相対的に大容量
の第１のコンデンサと；前記第１のスイッチング手段及
び第１のコンデンサの間に介挿されたインダクタと；前
記第１のコンデンサより容量が小さく設定され、前記第
２のスイッチング手段のオン期間に該第２のスイッチン
グ手段及び前記インダクタと共振回路を形成する第２の
コンデンサと；前記インダクタ及び第２のコンデンサの
共振に基づいて高周波出力を得る出力回路と；前記第１
及び第２のスイッチング手段を交互にオンオフするとと
もに、これらスイッチング手段のオンデューティ比を前
記整流回路の出力電圧に基づいて制御し、前記出力回路
の出力を低下させる場合には該第１及び第２のスイッチ
ング手段のオンオフの周期を低下させるとともに該第２
のスイッチング手段のオンデューティ比を増大させる出
力制御回路と；を具備したことを特徴とする。

【００２２】請求項３の発明の電源装置は、前記第２の
コンデンサを第２のスィッチング手段に並列的に設けた
ことを特徴とする請求項１及び２のいずれか一記載の電
源装置である。

【００２３】請求項４の発明の電源装置は、前記第２の
コンデンサを第１及び第２のスィッチング手段の直列接
続に並列的に設けたことを特徴とする請求項１及び２の
いずれか一記載の電源装置である。

【００２４】請求項５の発明の電源装置は、請求項１乃
至４のいずれか一記載の電源装置の出力回路に放電灯を
設けていることを特徴とする。

【００２５】請求項６の発明の電源装置は、請求項５記
載の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置を収容する
照明器具本体とを具備したことを特徴とする。

【００２６】以上の発明において、第１及び第２のスイ
ッチング手段は、ＮＰＮトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ等
を許容する。

【００２７】

【作用】請求項１の発明によれば、第１のコンデンサに
より、整流回路の非平滑直流電圧を平滑化する。また、
第２のコンデンサ及びインダクタの共振回路により発生
した共振電圧の作用により、前記第１のコンデンサの電
圧を第１及び第２のスイッチング手段のスイッチングの
一周期中に整流回路で整流された非平滑直流電圧より低
くしようとする。これにより、交流電源の電圧（整流さ
れた非平滑直流電圧）の波高値が低い期間にも入力電流
を確保して入力力率を高めるとともに、入力電流を低歪
み化して入力電流の高調波を減少させる。出力回路の出
力を低下させる場合には出力制御回路が該第１及び第２
のスイッチング手段のオンオフの周期を変化させるとと
もに第２のスイッチング手段のオンデューティ比を増大
させるので、出力回路に流れる電流が交流電源の電圧の
波高値が低い期間にくびれるのを抑制できる。これによ
り、簡単な回路構成で、出力回路に問題を生じさせるこ
となく、交流電源からの入力電流の歪みを防止すること
ができる。

【００２８】請求項２の発明によれば、第１のコンデン
サにより、整流回路の非平滑直流電圧を平滑化する。ま
た、第２のコンデンサ及びインダクタの共振回路により
発生した共振電圧の作用により、前記第１のコンデンサ
の電圧を第１及び第２のスイッチング装置のスイッチン
グの一周期中に整流回路で整流された非平滑直流電圧よ
り低くしようとする。これにより、交流電源の電圧（整
流された非平滑直流電圧）の波高値が低い期間にも入力
電流を確保して入力力率を高めるとともに、入力電流を
低歪み化して入力電流の高調波を減少させる。また、ス
イッチング手段のオンデューティ比を整流回路の出力電
圧に基づいて制御することにより、入力電流が非平滑直
流電圧に対応したものにでき、一層、高効率、低歪みが
可能になる。さらに、出力回路の出力を低下させる場合
には出力制御回路が該第１及び第２のスイッチング手段
のオンオフの周期を低下させるとともに第２のスイッチ
ング手段のオンデューティ比を増大させるので、出力回
路に流れる電流が交流電源の電圧の波高値が低い期間に
くびれるのを抑制できる。これにより、簡単な回路構成
で、出力回路に問題を生じさせることなく、交流電源か
らの入力電流の歪みを防止することができる。

【００２９】請求項３の発明によれば、前記第２のコン
デンサを第２のスイッチング手段に並列的に設けること
により、請求項１及び２のいずれか一記載の電源装置を
実現できる。

【００３０】請求項４の発明によれば、前記第２のコン
デンサを第１及び第２のスイッチング手段の直列接続に
並列的に設けたことにより、請求項１及び２のいずれか
一記載の電源装置を実現できる。

【００３１】請求項５の発明によれば、請求項１乃至４
のいずれか一記載の電源装置を放電灯点灯装置に適用で
きる。

【００３２】請求項６の発明によれば、請求項５記載の
放電灯点灯装置を照明装置に適用できる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００３４】図１は本発明に係る電源回路の一実施例を
放電灯点灯装置に適用した場合を示す回路図である。

【００３５】図１において、交流電源１１例えば商用交
流電源の一方の出力端子は、チョークコイルＬ１１を介
して整流回路１２例えばダイオードブリッジにより全波
整流器の一方の入力端子に接続され、交流電源１１の他
方の出力端子は、チョークコイルＬ１２を介して整流回
路１２の他方の入力端子に接続される。チョークコイル
Ｌ１１とチョークコイルＬ１２とは磁気的に結合してい
る。

【００３６】整流回路１２の入力端子間には、コンデン
サＣ１１が接続されている。

【００３７】整流回路１２の正極側の出力端子は、イン
バータ２０の正極側の入力端子に接続される。整流回路
１２の負極側の出力端子は、インバータ２０の負極側の
入力端子に接続される。

【００３８】インバータ２０は、第１のスイッチング手
段２１例えばＭＯＳＦＥＴと、第２のスイッチング手段
２２例えばＭＯＳＦＥＴと、ダイオードＤ１１と出力制
御回路２３と、第１のコンデンサＣ１例えば電解コンデ
ンサと、第２のコンデンサＣ２と、インダクタ２４たと
えばインバータトランスとから構成されている。

【００３９】以下、インバータ２０について詳細に説明
する。

【００４０】インバータ２０の正極側の入力端子は、出
力制御回路２３の正極側の入力端子に接続される。イン
バータ２０の負極側の入力端子は、出力制御回路２３の
負極側の入力端子に接続される。

【００４１】 また、インバータ２０の正極側の入力端
子は、ダイオードＤ１１のアノード・カソード路とスイ
ッチング手段２１のドレイン・ソース路とスイッチング
手段２２のドレイン・ソース路との直列接続を介してイ
ンバータ２０の負極側の入力端子に接続されるととも
に、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との直列接続を介
してインバータ２０の負極側の入力端子に接続される。

【００４２】スイッチング手段２１，２２の接続点は、
インダクタ２４の一次巻線Ｌ２１を介してコンデンサＣ
１とコンデンサＣ２との接続点に接続される。このよう
な接続により、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２は、
それぞれスイッチング手段２１，２２に並列的に設けら
れる。

【００４３】出力制御回路２３は、それぞれ発振信号ａ
１，ｂ１を第１及び第２のスイッチング手段２１，２２
に供給し、第１及び第２のスイッチング手段２１，２２
を交互にオンオフするとともに、これら第１及び第２の
スイッチング手段２１，２２のオンデューティ比を整流
回路１２の出力電圧に基づいて制御する。また、出力制
御回路２３は、キー入力操作などの調光操作に基づいて
該第１及び第２のスイッチング手段２１，２２のオンオ
フの周波数及び第１及び第２のスイッチング手段２１，
２２のオンデューティ比を変化させるようになってい
る。

【００４４】放電灯２５の一方の入力端子は、インダク
タ２４の二次巻線Ｌ２２の一端に接続されている。放電
灯２５の他方の入力端子は、インダクタ２４の二次巻線
Ｌ２２の他端に接続されている。放電灯２５の両端子間
にはコンデンサＣ３が接続される。このような接続によ
り、放電灯２５とコンデンサＣ３は、出力回路２６を構
成している。

【００４５】コンデンサＣ１とコンデンサＣ２とでは、
スイッチング手段２１に並列的に設けられるコンデンサ
Ｃ１の方が容量が大きくなっている。

【００４６】次に、出力制御回路２３について詳細に説
明する。

【００４７】出力制御回路２３は、オンデューティ可変
回路３１と、調光信号発生回路３２と、周波数可変回路
３３と、駆動回路３４とから構成されている。

【００４８】調光信号発生回路３２は、キー入力操作な
どの調光操作に基づいて調光信号ｃ１を作成してオンデ
ューティ可変回路３１及び周波数可変回路３３に供給す
る。

【００４９】 オンデューティ可変回路３１は、整流回
路１２からの出力電圧を検出し、この検出結果と供給さ
れる調光信号ｃ１に基づいて駆動回路３４が出力する発
振信号ａ１，ｂ１のデューティ比の可変制御を行うよう
になっている。具体的に説明すると、電圧ＶDC1 の波高
値が大きいときは、発振信号ｂ１がハイレベルとなるデ
ューティ比を小さくし、発振信号ａ１がハイレベルとな
るデューティ比を大きくし、第２のスイッチング手段２
２のオンデューティ比を小さくし、第１のスイッチング
手段２１のオンデューティ比を大きくする。電圧ＶDC1
の波高値が小さいときは、発振信号ｂ１がハイレベルと
なるデューティ比を大きくし、発振信号ａ１がハイレベ
ルとなるデューティ比を小さくし、第２のスイッチング
手段２２のオンデューティ比を大きくし、第１のスイッ
チング手段２１のオンデューティ比を小さくする。調光
信号発生回路３２からの調光信号ｃ１が出力回路２６へ
供給する出力を大きくすることを示した場合には、発振
信号ｂ１がハイレベルとなるデューティ比を小さくし、
発振信号ａ１がハイレベルとなるデューティ比を大きく
する。調光信号発生回路３２からの調光信号ｃ１が出力
回路２６へ供給する出力を小さくすることを示した場合
には、発振信号ｂ１がハイレベルとなるデューティ比を
大きくし、発振信号ａ１がハイレベルとなるデューティ
比を小さくする。

【００５０】周波数可変回路３３は、供給される調光信
号ｃ１に基づいて駆動回路３４が出力する発振信号ａ
１，ｂ１の周波数の可変制御を行うようになっている。

【００５１】具体的に説明すると、この場合、駆動回路
３４が出力する発振信号ａ１，ｂ１の全光時の周波数か
ら最も調光を深くした場合の周波数（駆動回路３４が制
御できる周波数）は、インダクタ２４、出力回路２６、
コンデンサＣ１、コンデンサＣ２の固有振動周波数に対
して高くなるように選ばれており、調光信号発生回路３
２からの調光信号ｃ１が出力回路２６へ供給する出力を
大きくすることを示した場合には、周波数可変回路３３
は、駆動回路３４が出力する発振信号ａ１，ｂ１の周波
数を低下させるように制御し、調光信号発生回路３２か
らの調光信号ｃ１が出力回路２６へ供給する出力を小さ
くすることを示した場合には、周波数可変回路３３は、
駆動回路３４が出力する発振信号ａ１，ｂ１の周波数を
増大させるように制御する。

【００５２】オンデューティ可変回路３１と周波数可変
回路３３とが、上記のような制御を行うことにより、調
光信号発生回路３２からの調光信号ｃ１が出力回路２６
へ供給する出力を小さくすることを示した場合には、第
１及び第２のスイッチング手段２１，２２のオンオフの
周波数を増大させる。周波数可変回路３３は、駆動回路
３４が出力する発振信号ａ１，ｂ１の周波数を増大させ
るように制御するとともに、オンデューティ可変回路３
１は、発振信号ｂ１がハイレベルとなるデューティ比を
増大させる。

【００５３】このような実施例の動作を図２乃至図８を
参照して説明する。

【００５４】図２は図１の調光信号発生回路３２による
調光信号ｃ１が一定の調光の深さを示す場合における出
力制御回路２３による整流回路１２の出力電圧とスイッ
チング手段２１，２２のオン時間の関係を示すタイミン
グチャートであり、図２（ａ）は整流回路１２の出力電
圧を示し、図２（ｂ）はスイッチング手段２１，２２の
オン時間を示している。

【００５５】図２において、出力制御回路２３は、整流
回路１２の出力電圧（交流電源１１の出力電圧）の波高
値の大きいときは、第２のスイッチング手段２２のオン
期間を小さくし、第１のスイッチング手段２１のオン期
間を大きくする。また、出力制御回路２３は、整流回路
１２の出力電圧の波高値の小さいときは、スイッチング
手段２２のオン期間を大きくし、スイッチング手段２１
のオン期間を小さくする。したがって、第１のスイッチ
ング手段２１のオン期間は、第２のスイッチング２２と
逆の関係に変化する。

【００５６】つぎに、本実施例の全体の動作について説
明する。

【００５７】まず、交流電源１１の電圧をチョークコイ
ルＬ１１，Ｌ１２とコンデンサＣ１１によるフィルタ回
路にてノイズを除去し、整流回路１２で全波整流する。
一方、出力制御回路２３は、スイッチング手段２１，２
２を交流電源１１より高い周波数にて交互にスイッチン
グして、インダクタ２４の二次巻線Ｌ２１に高周波交流
電圧を誘起して、放電灯２５を高周波点灯させる。ま
た、コンデンサＣ２及びインダクタ２４にて共振電圧を
発生し、この共振電圧の作用により、コンデンサＣ１の
電圧をスイッチング手段２１，２２のスイッチングの１
周期中に整流回路１２で整流された非平滑直流電圧より
低くしようとする。これにより、整流回路１２で整流さ
れた電圧の波高値が低い期間でも力率改善電流を流し
て、低歪化を図る。

【００５８】図３は図１の実施例の全光時の動作を示す
タイミングチャートであり、図３（ａ）はスイッチング
手段２１，２２の直列接続に加わる電圧ＶDC1 を示し、
図３（ｂ）はスイッチング手段２１に流れる電流Ｉ11を
示し、図３（ｃ）はスイッチング手段２２に流れる電流
Ｉ12を示し、図３（ｄ）はコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ
C1を示し、図３（ｅ）は巻線Ｌ２１に加わる電圧ＶL1を
示している。

【００５９】まず、全光時の動作を説明する。この場合
の回路動作は、ｔ10〜ｔ15が１周期になっている。駆動
回路３４は、出力する発振信号ａ１，ｂ１の周波数を低
く設定するので、ｔ10〜ｔ15は最も長い状態になってい
る。

【００６０】タイミングｔ10〜ｔ11の期間では、コンデ
ンサＣ１、スイッチング手段２１及び一次巻線Ｌ２１に
よる閉回路が形成されるため、コンデンサＣ１に蓄えら
れた電荷が放出され、インダクタ２４の一次巻線Ｌ２１
にスイッチング手段２１からの電流が流れる。

【００６１】この場合には、図３（ａ）に示すスイッチ
ング手段２１，２２の直列接続に加わる電圧ＶDC1 が略
一定の値（この場合のＶRec1は、交流電源１１の出力電
圧の位相により変化するが、スイッチング手段２１，２
２のオンオフの１周期ではほとんど変化しないため、略
一定としている。）を維持し、図３（ｂ）に示すスイッ
チング手段２１に流れる電流Ｉ11が上昇し、図３（ｃ）
に示すスイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12が０Ａを
維持し、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１の両端電圧Ｖ
C1が緩やかに低下し、図３（ｅ）に示す巻線Ｌ２１に加
わる電圧ＶL1が一定の負の値を維持する。

【００６２】タイミングｔ11〜ｔ12の期間では、スイッ
チング手段２１がオフし、スイッチング手段２２がオン
して、インダクタ２４及びコンデンサＣ２が直列共振し
て、共振電流がインダクタ２４からコンデンサＣ２に向
けて流れる。

【００６３】この場合には、図３（ａ）に示す電圧ＶDC
1 が共振電圧により増大し、図３（ｂ）に示すスイッチ
ング手段２１に流れる電流Ｉ11が０Ａとなり、図３
（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12が
０Ａから急激に−側に低下してから増大して０Ａに戻
り、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１の両端電圧ＶC1が
ほぼ維持する。図３（ｅ）に示す巻線Ｌ２１に加わる電
圧ＶL1が一定の負の値から増大する。

【００６４】タイミングｔ12〜ｔ13の期間では、スイッ
チング手段２１がオフし、スイッチング手段２２がオン
した状態で、インダクタ２４及びコンデンサＣ２の直列
共振による共振電流がタイミングｔ11〜ｔ12の場合とは
逆の方向に流れる。

【００６５】この場合、図３（ａ）に示す電圧ＶDC1 が
低下し、図３（ｂ）に示すスイッチング手段２１に流れ
る電流Ｉ11が０Ａを維持し、図３（ｃ）に示すスイッチ
ング手段２２に流れる電流Ｉ12が０Ａから＋側に増大
し、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１の両端電圧ＶC1が
ほぼ維持する。図３（ｅ）に示す巻線Ｌ２１に加わる電
圧ＶL1が低下する。

【００６６】タイミングｔ13〜ｔ14の期間では、共振電
圧が低下し、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の両端電
圧も低下しようとするから、整流回路１２からコンデン
サＣ１、インダクタ２４及びスイッチング手段２２を介
して電流が流れる。

【００６７】この場合には、図３（ａ）に示す電圧ＶDC
1 が略一定の値ＶRec1にとなり、図３（ｂ）に示すスイ
ッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が０Ａを維持し、図
３（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12
が緩やかに低下し、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１の
両端電圧ＶC1が緩やかに増大し、図３（ｅ）に示す巻線
Ｌ２１に加わる電圧ＶL1が緩やかに低下する。

【００６８】タイミングｔ14〜ｔ15の期間では、スイッ
チング手段２１がオンし、スイッチング手段２２がオフ
して、インダクタ２４の蓄積エネルギーにより第１のス
イッチング手段２１からコンデンサＣ１に電流が流れ
る。

【００６９】この場合には、図３（ａ）に示す電圧ＶDC
1 が略一定の値ＶRec1を維持し、図３（ｂ）に示すスイ
ッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が急激に低下してか
ら増大し、図３（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流
れる電流Ｉ12が急激に低下して０Ａとなり、図３（ｄ）
に示すコンデンサＣ１の両端電圧ＶC1が緩やかに増大
し、図３（ｅ）に示す巻線Ｌ２１に加わる電圧ＶL1が急
激に−側に低下して一定の負の値となる。

【００７０】 図４は図１の実施例の全光時の動作を交
流電源１１の周期レベルで示すタイミングチャートであ
り、図４（ａ）はスイッチング手段２１，２２の直列接
続に加わる電圧ＶDC1 を示し、図４（ｂ）は放電灯２５
に流れるランプ電流ＩL0を示している。

【００７１】全光時の電圧ＶDC1 は、図４（ａ）に示す
ように、整流回路１２からの交流電圧を全波整流した状
態の電圧ＶRec1に共振電圧を加えた状態となる。この場
合の共振電圧は、電圧ＶRec1の低下に対応して増大する
ようになっている。

【００７２】全光時のランプ電流ＩL0は、電圧ＶDC1 に
対応した振幅となり、くびれ率Ａ／Ｂが８０％となる。

【００７３】ここで、比較のために、まずスイッチング
手段２１，２２のオンオフの周波数のみ変化させて調光
時を行う場合の動作を説明する。

【００７４】 図５は図１の他の実施例の調光をスイッ
チング手段２１，２２の周期のみで行なったった場合の
調光時の動作を示すタイミングチャートであり、調光時
の動作を示すタイミングチャートであり、図５（ａ）は
スイッチング手段２１，２２の直列接続に加わる電圧Ｖ
DC1 を示し、図５（ｂ）はスイッチング手段２１に流れ
る電流Ｉ11を示し、図５（ｃ）はスイッチング手段２２
に流れる電流Ｉ12を示し、図５（ｄ）はコンデンサＣ１
の両端電圧ＶC1を示し、図５（ｅ）は巻線Ｌ２１に加わ
る電圧ＶL1を示している。

【００７５】図５において、出力制御回路２３によるス
イッチング手段２１，２２のオン・オフ周期のｔ10〜ｔ
15を、調光が深くなるに従い短くなるように設定したと
仮定する。期間ｔ10〜ｔ11，ｔ11〜ｔ12…ｔ14〜ｔ15に
おける電流の流れる方向は、図３の場合と同様になって
いる。

【００７６】 出力制御回路２３がスイッチング手段２
１，２２のオン・オフ周期のｔ10〜ｔ15を図３の場合よ
りも短く設定しているので、図５（ａ）に示すスイッチ
ング手段２２をオンする期間における電圧ＶDC1 の最大
値が図３（ａ）に比べて低下し、図５（ｂ）に示すスイ
ッチング手段２１に流れる電流Ｉ11の周期及び振幅が図
３（ｂ）に比べて減少し、図５（ｃ）に示すスイッチン
グ手段２２に流れる電流Ｉ12の周期及び振幅が図３
（ｃ）に比べて減少し、図５（ｄ）に示すコンデンサＣ
１の両端電圧ＶC1が図３（ｄ）に比べて減少し、図５
（ｅ）に示す巻線Ｌ２１に加わる電圧ＶL1の電圧の絶対
値×時間が低くなり、一次巻線Ｌ２１に加えるエネルギ
ーが少なくなり、インバータ２０が出力回路２６に供給
する出力が低下する。

【００７７】ここで、スイッチング手段２１，２２のオ
ン・オフ周波数が高くなっても、スイッチング手段２２
のオンデューティが一定ならば、コンデンサＣ１の電圧
もほぼ一定である。しかし、スイッチング手段２２のオ
ンデューティは、スイッチング手段２１，２２のオン・
オフ周波数が高くなることで短くなり、スイッチング手
段２１がオフした時点から始まる共振エネルギーが小さ
くなり、整流回路１２の出力電圧の谷間付近での共振電
圧が低下する。

【００７８】 図６は図５の実施例の調光をスイッチン
グ手段２１，２２の周期のみで行なったった場合の調光
時の動作を交流電源１１の周期レベルで示すタイミング
チャートであり、図６（ａ）はスイッチング手段２１，
２２の直列接続に加わる電圧ＶDC1 を示し、図６（ｂ）
は放電灯２５に流れるランプ電流ＩL0を示している。

【００７９】電圧ＶDC1 は、図６（ａ）に示すように、
整流回路１２の主力電圧が０Ｖ状態となるタイミングｔ
１においてもコンデンサＣ１が電荷を放出しきらないの
で、電圧ＶRec1をある程度平滑した状態となるととも
に、共振電圧が低下した状態となる。

【００８０】ランプ電流ＩL0は、電圧ＶDC1 に対応した
振幅となり、くびれ率Ａ／Ｂが８０％より低い状態（こ
の図の場合５０％程度）となる。ランプ電流ＩL0がくび
れると、低温時に立ち消えを起こす可能性があるととも
に、リップルの大きい場合にこのような電源装置をテレ
ビジョン会議室での照明として用いることができない。

【００８１】このため、本実施例では、調光が深くなる
に従い第２のスイッチング手段２２のオンデューティ比
を増大させている。

【００８２】次に、本実施例の調光時の動作を説明す
る。

【００８３】 図７は図１のもう１つの他の実施例の調
光時の動作を示すタイミングチャートであり、図７
（ａ）はスイッチング手段２１，２２の直列接続に加わ
る電圧ＶDC1 を示し、図７（ｂ）はスイッチング手段２
１に流れる電流Ｉ11を示し、図７（ｃ）はスイッチング
手段２２に流れる電流Ｉ12を示し、図７（ｄ）はコンデ
ンサＣ１の両端電圧ＶC1を示し、図７（ｅ）は巻線Ｌ２
１に加わる電圧ＶL1を示している。

【００８４】この場合の回路動作は、ｔ10〜ｔ15が１周
期になっている。

【００８５】ここで、出力制御回路２３によるスイッチ
ング手段２１，２２のオン・オフ周期のｔ10〜ｔ15を、
調光が深くなるに従い短くなるように設定するととも
に、調光が深くなるに従い第２のスイッチング手段２２
のオンデューティ比を増大させてコンデンサＣ２及びイ
ンダクタ２４にて共振電圧を発生する時間が長くしてい
る。

【００８６】図７において、期間ｔ10〜ｔ11，ｔ11〜ｔ
12…ｔ14〜ｔ15における電流の流れる方向は、図３の場
合と同様になっている。

【００８７】 出力制御回路２３がスイッチング手段２
１，２２のオン・オフ周期のｔ10〜ｔ15を図３よりも短
く設定し、出力制御回路２３がスイッチング手段２１を
オンする期間｛タイミングｔ14〜ｔ10（ｔ15）〜ｔ11｝
のデューティ比を低下させ、スイッチング手段２２をオ
ンする期間｛タイミングｔ11〜ｔ14｝のデューティ比を
増大させるので、図７（ａ）に示すスイッチング手段２
２をオンする期間における電圧ＶDC1 の最大値は、図３
（ａ）に比べて低下するが、図５（ａ）に比べて増大す
る。図７（ｂ）に示すスイッチング手段２１に流れる電
流Ｉ11の周期及び振幅は、図３（ｂ）に比べて減少する
が、図５（ｂ）に比べて振幅のみが増大する。図７
（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12の
周期及び振幅は、図３（ｃ）に比べて減少するが、図５
（ｃ）に比べて増大する。図７（ｄ）に示すコンデンサ
Ｃ１の両端電圧ＶC1が図３（ｄ）に比べて減少するが、
図５（ｄ）に比べて増大する。図７（ｅ）に示す巻線Ｌ
２１に加わる電圧ＶL1の電圧の絶対値×時間は、図３
（ｄ）に比べて減少する。

【００８８】 このように、出力制御回路２３がスイッ
チング手段２１，２２のオン・オフ周期のｔ10〜ｔ15を
図３よりも短く設定すると同時に、スイッチング手段２
２をオンする期間｛タイミングｔ11〜ｔ14｝のデューテ
ィ比を増大させるので、結果として図７（ｄ）に示すコ
ンデンサＣ１の両端電圧ＶC1が高くなる。コンデンサＣ
１の両端電圧ＶC1が高いと、スイッチング手段２１がオ
ンしているときのピーク電流が大きくなり、スイッチン
グ手段２１がオフしたときから始まる共振が大きくな
る。

【００８９】 図８は図７の実施例の調光時の動作を交
流電源１１の周期レベルで示すタイミングチャートであ
り、図８（ａ）はスイッチング手段２１，２２の直列接
続に加わる電圧ＶDC1 を示し、図８（ｂ）は放電灯２５
に流れるランプ電流ＩL0をを示している。

【００９０】調光時の電圧ＶDC1 は、図８（ａ）に示す
ように、スイッチング手段２２のオンデューティ比を増
加させているので、図６（ａ）に比べて整流回路１２の
出力電圧の谷間付近（タイミングｔ11付近）での共振電
圧が増大する。

【００９１】調光時のランプ電流ＩL0は、電圧ＶDC1 に
対応した振幅となり、タイミングｔ11付近での共振電圧
の増大により、くびれ率Ａ／Ｂが図６（ｂ）の場合より
高い状態となる。

【００９２】 このような実施例によれば、第１のスイ
ッチング手段２１がオフされ、第２のスイッチング手段
２２がオンされる期間において、第２のコンデンサＣ２
及びインダクタ２４にて共振電圧を発生し、この共振電
圧の作用により、整流回路１２で整流された電圧の波高
値が低い期間でも力率改善電流を流して、低歪化を図る
ことができる。また。調光を行った場合には、出力制御
回路２３によるスイッチング手段２１，２２のオン・オ
フ周期を短く設定するとともに、スイッチング手段２２
のオンデューティ比を増加させ共振電流の流れる割合を
高くしているので、インバータ２０の入出力効率を高効
率を保った状態で、調光した場合に放電灯２５の発光の
ちらつきを抑制することができ、低温時に立ち消えを防
止するとともに、テレビジョン会議室での照明として用
いても問題を発生しない。これにより、簡単な回路構成
で、出力回路に問題を生じさせることなく、交流電源か
らの入力電流の歪みを防止することができ、回路部品を
削減するとともに回路基板を小形化して、製造コストの
低減や装置のコンパクト化を行うことができる。

【００９３】図９は本発明に係る電源回路の他の実施例
を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回路図であり、
図１の実施例と同じ構成要素には同じ符号を付して説明
を省略している。

【００９４】図９の実施例で異なるのは、インバータ４
０において、共振用のコンデンサＣ４２をスイッチング
手段２１，２２の直列接続に対して並列に接続してい
る。

【００９５】このような実施例によれば、スイッチング
手段２１がオフされ、スイッチング手段２２がオンされ
た期間に、インダクタ２４及びコンデンサＣ４２が直列
共振するので、図１の実施例と同様の効果が得られる。

【００９６】図１０は図１及び図９に示した実施例の放
電灯点灯装置の内いずれか一つを適用した照明装置を示
す斜視図である。

【００９７】図１０において、照明装置１０１は、照明
器具本体１０２のソケット１０３，１０４にそれぞれ放
電灯１０５，１０６を取り付け、内部に放電灯点灯装置
１０７を収容し、放電灯点灯装置１０７により放電灯１
０５，１０６の点灯を行うようにしたものである。

【００９８】このような構造により図１又は図９に示し
た実施例を照明装置に適用できる。

【００９９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、簡単な回路構
成で、出力回路に問題を生じさせることなく、交流電源
からの入力電流の歪みを防止することができ、回路部品
を削減するとともに回路基板を小形化して、製造コスト
の低減や装置のコンパクト化を行うことができる。

【０１００】請求項２の発明によれば、簡単な回路構成
で、出力回路に問題を生じさせることなく、交流電源か
らの入力電流の歪みを防止することができ、回路部品を
削減するとともに回路基板を小形化して、製造コストの
低減や装置のコンパクト化を行うことができる。

【０１０１】請求項３の発明によれば、前記第２のコン
デンサを第２のスイッチング手段に並列的に設けること
により、請求項１及び２のいずれか一記載の電源装置を
実現できる。

【０１０２】請求項４の発明によれば、前記第２のコン
デンサを第１及び第２のスイッチング手段の直列接続に
並列的に設けたことにより、請求項１及び２のいずれか
一記載の電源装置を実現できる。

【０１０３】請求項５の発明によれば、請求項１乃至４
のいずれか一記載の電源装置を放電灯点灯装置に適用で
きる。

【０１０４】請求項６の発明によれば、請求項５記載の
放電灯点灯装置を照明装置に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源回路の一実施例を放電灯点灯
装置に適用した場合を示す回路図。

【図２】図１の出力制御回路による整流回路の出力電圧
とスイッチング手段のオン時間の関係を示すタイミング
チャート。

【図３】図１の実施例の全光時の動作を示すタイミング
チャート。

【図４】図１の実施例の全光時の動作を交流電源の周期
レベルで示すタイミングチャート。

【図５】図５は図１の実施例の調光をスイッチング手段
の周期のみで行なったった場合の調光時の動作を示すタ
イミングチャート。

【図６】図１の実施例の調光をスイッチング手段の周期
のみで行なった場合の調光時の動作を交流電源の周期レ
ベルで示すタイミングチャート。

【図７】図１の実施例の調光時の動作を示すタイミング
チャート。

【図８】図１の実施例の調光時の動作を交流電源の周期
レベルで示すタイミングチャート。

【図９】本発明に係る電源回路の他の実施例を放電灯点
灯装置に適用した場合を示す回路図。

【図１０】図１に示した実施例の放電灯点灯装置の内い
ずれか一つを適用した照明装置を示す斜視図。

【図１１】従来の放電灯点灯装置を示す回路図。

【符号の説明】

１１：直流電源 ２０：インバータ ２１，２２：第１及び第２のスイッチング手段 ２３：出力制御回路 ２４：インダクタ ２６：出力回路 Ｃ１，Ｃ２：第１及び第２のコンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 恵一 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東 芝ライテック株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−218095（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−310293（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−163166（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283286（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H05B 41/24 H05B 41/392

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電源の出力電圧を整流して非平滑直流
   電圧を出力する整流回路と；この整流回路の出力端子間
   に互いに直列的に設けられた第１及び第２のスイッチン
   グ手段と；この第１のスイッチング手段と並列的に設け
   られた相対的に大容量の第１のコンデンサと；前記第１
   のスイッチング手段及び第１のコンデンサの間に介挿さ
   れたインダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小
   さく設定され、前記第２のスイッチング手段のオン期間
   に該第２のスイッチング手段及び前記インダクタと共振
   回路を形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及
   び第２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る
   出力回路と；前記第１及び第２のスイッチング手段を交
   互にオンオフするとともに、前記出力回路の出力を低下
   させる場合には該第１及び第２のスイッチング手段のオ
   ンオフの周期を変化させるとともに該第２のスイッチン
   グ手段のオンデューティ比を増大させる出力制御回路
   と；を具備したことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】交流電源の出力電圧を整流して非平滑直流
   電圧を出力する整流回路と；この整流回路の出力端子間
   に互いに直列的に設けられた第１及び第２のスイッチン
   グ手段と；この第１のスイッチング手段と並列的に設け
   られた相対的に大容量の第１のコンデンサと；前記第１
   のスイッチング手段及び第１のコンデンサの間に介挿さ
   れたインダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小
   さく設定され、前記第２のスイッチング手段のオン期間
   に該第２のスイッチング手段及び前記インダクタと共振
   回路を形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及
   び第２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る
   出力回路と；前記第１及び第２のスイッチング手段を交
   互にオンオフするとともに、これらスイッチング手段の
   オンデューティ比を前記整流回路の出力電圧に基づいて
   制御し、前記出力回路の出力を低下させる場合には該第
   １及び第２のスイッチング手段のオンオフの周期を低下
   させるとともに該第２のスイッチング手段のオンデュー
   ティ比を増大させる出力制御回路と；を具備したことを
   特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】 前記第２のコンデンサを第２のスィッチ
   ング手段に並列的に設けたことを特徴とする請求項１及
   び２のいずれか一記載の電源装置。
4. 【請求項４】 前記第２のコンデンサを第１及び第２の
   スィッチング手段の直列接続に並列的に設けたことを特
   徴とする請求項１及び２のいずれか一記載の電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一記載の電源
   装置の出力回路に放電灯を設けていることを特徴とする
   放電灯点灯装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の放電灯点灯装置と；この
   放電灯点灯装置を収容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。