JP3487387B2 - 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング装置
を用いて高周波電圧を出力する電源装置、放電灯点灯装
置および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種装置に関し、交流電源からの入力
力率を向上でき、また、入力電流の歪を低減できるもの
として本願発明者は、特願平６−１７８９２５号のもの
を発明した。このものの放電灯点灯装置を図２４を参照
して説明する。まず、構成を説明する。商用交流電源２
４１にチョークコイル２４２およびコンデンサ２４３等
からなるフィルタ回路が接続され、このフィルタ回路に
整流装置２４４が接続されている。整流装置２４４は、
たとえば高速スイッチング性のダイオ−ドから形成され
る。整流装置２４４の出力端間には、第１のスイッチン
グ装置２４５および第２のスイッチング装置２４６が互
いに直列に接続されている。これらスイッチング装置２
４５、２４６は、たとえば電界効果トランジスタからな
るもので、寄生ダイオ−ドをそれぞれ逆電流通流用のダ
イオ−ドとして利用するようになっている。

【０００３】また、第１のスイッチング装置２４５と並
列的関係になるように、インダクタ２４７としてのリ−
ケ−ジ形絶縁トランスの一次巻線２４７−１および第１
のコンデンサ２４８が接続されている。この第１のコン
デンサ２４８は、整流装置２４４の出力周波数に対して
平滑作用を有している。

【０００４】インダクタ２４７の二次巻線２４７−２に
は蛍光ランプ２４９が接続されている。この蛍光ランプ
２４９のフィラメント間には、フィラメント予熱用のコ
ンデンサ２５０が接続されている。インダクタ２４７の
リ−ケ−ジインダクタンスは、蛍光ランプ２４９の限流
インピ−ダンスとしても作用する。

【０００５】また、第２のスイッチング装置２４６に対
しては、インダククタ２４７を介して第２のコンデンサ
２５１が並列的に接続されている。この第２のコンデン
サ２５１の容量は第１のコンデンサ２４８の容量に比べ
て極端に小さく、インダクタ２４７のインダクタンスと
共に、スイッチング装置２４５、２４６のスイッチング
周波数において共振する値に選ばれている。

【０００６】２５２はスイッチング装置２４５、２４６
のオンオフを制御する制御装置である。この制御装置２
５２は、スイッチング装置２４５、２４６をたとえば略
一定の整流装置２４４の出力周波数より高い周波数でオ
ンオフする。また、交流電源２４１の出力電圧（整流装
置２４４の出力電圧）の波高値の大きさに応じて第２の
スイッチング装置２４６のオン期間を図２５の関係のよ
うに変化可能になっている。すなわち、整流装置２４４
の出力電圧の波高値が大きい期間には、オン期間を小さ
く、波高値が小さい期間には、オン期間を大きくする。
したがって、第１のスイッチング装置２４５のオン期間
は、これと逆の関係に変化する。具体的には整流装置２
４４の出力電圧を検知する検知手段２５２−１と、この
検知手段２５２−１の検知電圧に応じてオン期間を変化
させる発振手段２５２−２とを設けている。発振手段２
５２−２としては、たとえば、ＰＷＭ（パルス幅調節）
コントロ−ル機能とスイッチング装置駆動機能を備えた
ものである。ＰＷＭコントロ−ル機能を有するものとし
ては、例えばＩＣを利用しこのＩＣを主として構成でき
る。また、スイッチング装置駆動機能としては、バッフ
ァと、トランス、フォトカップラ等の伝達手段とから構
成できる。なお、発振手段２５２−２に外部からの制御
信号入力部２５２−３を設け、外部からの制御信号によ
りスイッチング装置２４５、２４６のオン期間を制御す
ることも可能になっている。

【０００７】つぎに、図２４の作用を図２６ないし図２
７を参照して説明する。なお、図２６は、説明に必要な
主要部のみを簡略化して示す等価回路図で、図２４と同
じ部分には同じ符号を付してある。また、図２７および
２８は、各部の電圧、電流波形を示し、各図においてＶ
は電圧、Ｉは電流であり、それぞれの符号は図２４のそ
れと一致している（ただし、図２８および２８(イ)のVG
S5は、第１のスイッチング装置２４５のゲ−ト・ソ−ス
間電圧を示し、同（ハ）のVGS6は、第２のスイッチング
装置２４６のゲ−ト・ソ−ス間電圧を示す。

【０００８】）。また、図２７および２８の横軸（時間
軸）は各スイッチング周波数の周期に対応している。図
２９は同じく同じく各部の電圧、電流波形を示し、横軸
は整流装置の出力周波数の周期に対応している。

【０００９】最初に、交流電源電圧（非平滑直流電圧）
の波高値が大きい期間について図２６および図２７を参
照しながら説明する。なお、この期間は、制御装置２５
２が検知電圧に応じて第２のスイッチング装置２４６を
そのオン期間が相対的に小さくなるように制御する。

【００１０】期間(a)（図２６の(a)、図２７の(a)、以
下同様）においては、第１のコンデンサ２４８、第１の
スイッチング装置２４５およびインダクタ２４７の閉回
路が形成される。このため、第１のコンデンサ２４８に
蓄積されていた電荷が前記閉回路を放電し、図２７
(ロ)、(チ)に示すように、電流Ｉ245、Ｉ248が流れる。

【００１１】期間(b)においては、第１のスイッチング
装置２４５がオフし、第２のスイッチング装置２４６は
その寄生ダイオ−ドがオンする。これにより、インダク
タ２４７および第２のコンデンサ２５１が直列共振を呈
し、図２７(ニ)、(ヌ)のように共振電流Ｉ246、Ｉ251が流
れる。これによって、第２のコンデンサ２５１、インダ
クタ２４７の電圧Ｖ251、Ｖ247には共振電圧が現れる。
また、前記第２のコンデンサ２５１の電圧と第１のコン
デンサ２４８との和に等しい整流装置２４４の両端電圧
Ｖ244にも共振電圧が現れる。この共振電圧のピーク値
は、インダクタ２４７の蓄積エネルギすなわち上記期間
（ａ）の最後に第１のスイッチング装置２４５に流れて
いる電流値（Ｉ245）および第２のコンデンサ２５１の
両端電圧（Ｖ251）によって決定される。

【００１２】期間(c)においては、第２のスイッチング
装置２４６がオンし、共振電流が極性反転して逆向きの
共振電流が流れる（図２７(ニ)、(ヌ)）。上記期間(b)、
(c)における共振電圧の波高値は、共振回路の抵抗成分
が小さいので、非平滑直流電圧より大きくなる。すなわ
ち、昇圧される。

【００１３】期間(d)においては、共振電圧が低下（減
衰）して第２のコンデンサ２５１および第１のコンデン
サ２４８の両端電圧も低下しようとするから、整流装置
２４４から第１のコンデンサ２４８、インダクタ２４７
および第２のスイッチング装置２４６を介して電流Ｉ24
4、Ｉ248およびＩ246が流れる（図２７(ヘ)、(チ)、
(ニ)）。

【００１４】期間(e)においては、第２のスイッチング
装置２４６がオフし、第１のスイッチング装置２４５の
寄生ダイオ−ドがオンして、インダクタ２４７の蓄積エ
ネルギにより第１のスイッチング装置２４５の寄生ダイ
オ−ドおよび第１のコンデンサ２４８に電流Ｉ245、Ｉ2
48が流れる（図２７(ロ)、(チ)）。そして、期間(a)の状
態に戻る。

【００１５】つぎに、非平滑直流電圧の波高値が小さい
期間について図２８を参照して説明する。この期間は、
制御装置２５２が検知電圧に応じて、第２のスイッチン
グ装置２４６のオン期間が相対的に大きくなるように制
御する。この場合の回路動作も基本的には図２６の場合
と同様であるが、各部の電圧、電流波形は図２８のよう
になる。図２８において注目すべき点は、同図(ホ)、(リ)
に示すように、共振電圧の波高値が図２７に比し大きく
なっていることである。これは、非平滑直流電圧の波高
値が小さい期間には、この波高値に応じて第２のコンデ
ンサ２５１に充電されている電圧が小さくなり（図２
７、２８の各(リ)参照）、この分第２のコンデンサ２５
１に流れ込む電流すなわち期間（ｂ）における初期の共
振電流値が大きくなるためである。したがって、非平滑
直流電圧の波高値が低くなる期間には、より昇圧でき、
非平滑直流電圧の谷部を持上げることができる。なお、
図２４のものはこれまで説明してきたように、図２５の
関係でスイッチング装置２４５、２４６のオン期間を制
御するから、波高値が小さい期間には第１のスイッチン
グ装置２４５のオン期間が相対的に小さくなっている。
これにより、第１のスイッチング装置２４５に流れる電
流値が相対的に小さい段階で遮断される。これは、期間
（ｂ）における初期の共振電流値を小さくするように作
用するから、前述のように第２のコンデンサ２５１の充
電電圧の関係で共振電圧が大きくなるものの、極端に昇
圧して谷部の電圧値を過度に大きくすることがない。

【００１６】このような作用により、インダクタ２４７
の二次巻線２４７−２に高周波交流電圧を誘起して、蛍
光ランプ２４９を高周波点灯させる。そして、交流電源
２４１からの入力電流Ｉ244は、図２９(イ)に示すように
なる。これは、上述のように、期間(d)における整流装
置２４４からの電流が、整流装置２４４の非平滑直流電
圧の略全期間にわたって流れるからである。したがっ
て、この電流が、入力力率を高めるとともに、入力電流
の低歪に寄与する。なお、入力電流Ｉ244の高周波成分
はフィルタ回路により吸収することができる。

【００１７】また、整流装置２４４の出力端間電圧Ｖ24
4は図２９(ロ)に示すようになる。さらに、蛍光ランプ２
４９の電流は図２９(ハ)に示すようになり、第１のコン
デンサにより平滑化されている結果、その包絡線は非平
滑直流電圧のリプルを減少したものになる。図２９(ロ)
において、正弦波の白い部分が整流装置２４４の非平滑
直流電圧を示し、正弦波に重畳されている部分が共振に
より昇圧された電圧を示している。この出力端間電圧Ｖ
214をより平滑化されたものにするには、スイッチング
装置２４５、２４６のオン期間制御を図２５のものより
大きく変化させればよい。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、図２４
のものは極めて有効なものである。本発明は、この先願
をさらに改良し、比較的簡単な構成で確実に共振電圧を
制御して、たとえば共振電圧のピーク値を一定化できる
電源装置、放電灯点灯装置および照明装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１９】加えて、入力電流の低歪化も確実に達成す
ることを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
交流電圧を整流して非平滑直流電圧を出力する整流装置
と；互いに直列的に接続され交互にオンオフして整流装
置の出力を整流装置の出力周波数より高い周波数でスイ
ッチングする第１および第２のスイッチング装置と；第
１のスイッチング装置に対して並列的に設けられ、第２
のスイッチング装置のオン期間に第２のスイッチング装
置を介して整流装置の出力により充電され、第１のスイ
ッチング装置のオン期間に充電電荷を第１のスイッチン
グ装置を介して放電する第１のコンデンサと；第１およ
び第２のスイッチング装置の中間および第１のコンデン
サの間に設けられ、第１のコンデンサの充放電電流を通
流するインダクタと；第１および第２のスイッチング装
置のオンオフに応じてインダクタと共に共振する第２の
コンデンサと；第１のスイッチング装置に流れる第１の
コンデンサの放電電流値に応じて第１のスイッチング装
置のオン期間を制御してインダクタおよび第２のコンデ
ンサによる共振電圧値を制御する制御装置と；インダク
タおよび第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；を具備している。

【００２１】この発明および以下の発明において、スイ
ッチング装置としては、たとえば電界効果トランジスタ
を用いることができる。この場合、電界効果トランジス
タがその構成上内蔵している寄生ダイオードを逆電流通
流用に利用することができる。また、バイポーラ形のト
ランジスタのように、コレクタ・エミッタ間に寄生ダイ
オードを内蔵しないスイッチ素子を主体として構成して
もよく、この場合は、導通方向を逆にしてダイオードを
コレクタ・エミッタ間に並列接続する。しかし、トラン
ジスタのベース回路の構成上エミツタ・ベ−ス間にダイ
オ−ドを接続する場合には、このダイオ−ドを逆電流通
流用に利用してもよい。

【００２２】また、一対のスイッチング装置が交互にオ
ンオフするとは、一方がオンからオフし、他方がオフか
らオンする間に、実質的に両者がオフしている期間があ
っても、なくてもよいものである。そして、一対のスイ
ッチング装置のスイッチング周波数は整流装置の出力周
波数より高いものであり、数KHz以上が好適であり、さ
らに、可聴周波数以上の20KHz以上であることがより好
ましい。

【００２３】さらに、直列的あるいは並列的とは、他の
電気部品が介在している場合、していない場合の両方を
含むことを意味する。

【００２４】さらにまた、インダクタと共に共振回路を
形成する第２のコンデンサは、共振回路を形成できれば
どこに設けてもよい。たとえば、第２のスイッチング装
置およびインダクタの直列回路と並列的に設けることが
できる。また、整流装置の出力端間に接続してもよい。
さらには、第２のコンデンサの一部または全部を整流装
置の一方の出力端と一対のスイッチング装置との間に設
けてもよい。

【００２５】また、インダクタは第２のコンデンサと共
に共振し得るものであればよく、たとえばチョ−クコイ
ル、トランス等を使用できる。

【００２６】本発明の電源装置は、第１のコンデンサが
整流装置の出力により充電され、非平滑直流電圧のピー
ク値より小さい値の平滑直流電圧を保持する。また、第
１および第２のスイッチング装置のスイッチングに応じ
て第２のコンデンサおよびインダクタの共振回路は共振
電圧を発生する。この共振電圧は、非平滑直流電圧の１
サイクルの略全期間にわたって、整流装置からみた負荷
電圧が非平滑直流電圧より低くなる期間を形成するよう
に作用する。これにより、非平滑直流電圧の波高値が低
い期間にも交流電源からの入力電流を確保して（第１の
コンデンサに充電電流が流れる。）、入力力率を高める
とともに入力電流を低歪化して入力電流の高調波を減少
させる。さらに、第１のスイッチング装置に流れる第１
のコンデンサの放電電流値に応じて第１のスイッチング
装置のオン期間を制御し、共振電圧を制御する。たとえ
ば、共振電圧の大きさを決定する第１のスイッチング装
置のオン期間を、第１のスイッチング装置に流れる電流
のピーク値が所定値になるように制御する。このことに
よって、図２４に関連して説明したように共振電圧値を
一定化制御する。この結果、一対のスイッチング装置に
加わる電圧値が制御され、スイッチング装置が破壊する
ことを防止し、比較的耐圧の低いスイッチング装置の使
用を可能にする。

【００２７】また、前記オン期間を決める所定値を変化
させることにより、任意に出力電圧値を変化し、変化し
た電圧値において一定化する。

【００２８】請求項２記載の発明は、交流電源に接続さ
れる整流装置と；整流装置の出力端間に互いに直列的に
接続され、整流装置の出力周波数より高い周波数で交互
にオンオフする第１および第２のスイッチング装置と；
第１のスイッチング装置に対して並列的に設けられた相
対的に大容量の第１のコンデンサおよびインダクタの直
列回路と；第１および第２のスイッチング装置のオンオ
フに応じてインダクタと共振回路を形成する関係に設け
られた相対的に小容量の第２のコンデンサと；第１のス
イッチング装置に流れる電流を検出する電流検出手段を
有し、電流検出手段の検出信号に応じて第１のスイッチ
ング装置のオン期間を制御する制御装置と；インダクタ
および第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；を具備している。

【００２９】本発明における第１のコンデンサも、整流
装置の出力周波数に対して平滑作用を行うものである。
また、第２のコンデンサがインダクタと共振回路を形成
する関係に設けられるとは、請求項１記載の発明と同様
に、共振回路を形成できればどこに設けてもよいもので
ある。

【００３０】本発明の作用は請求項１記載の発明と同様
である。

【００３１】請求項３記載の発明は、交流電源に接続さ
れる整流装置と；整流装置の出力端間に互いに直列的に
接続され、整流装置の出力周波数より高い周波数で交互
にオンオフする第１および第２のスイッチング装置と；
第１のスイッチング装置に対して並列的に設けられ、第
２のスイッチング装置のオン期間に第２のスイッチング
装置を介して整流装置の出力により充電され、非平滑直
流電圧のピーク値より小さい値の電圧を蓄積する相対的
に大容量の第１のコンデンサと；第１および第２のスイ
ッチング装置のオンオフに応じて共振し、共振電圧の作
用により非平滑直流電圧の瞬時値が小さい期間にも交流
電源から第１のコンデンサに電流を流入させる共振回路
と；共振による高周波出力を負荷に供給する手段と；少
なくとも第１のスイッチング装置のオン期間を制御して
共振電圧を一定化する制御装置と；を具備している。

【００３２】本発明の作用も請求項１記載の発明と同様
である。

【００３３】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の電源装置において、制御装置が第１
のスイッチング装置に流れる第１のコンデンサの放電電
流の積分値が所定値になるように第１のスイッチング装
置のオン期間を制御することによって、共振電圧値を一
定化制御する。

【００３４】本発明において、積分値を所定値に制御す
る手段としては、たとえば可飽和変流器を用い、この可
飽和変流器が飽和するまで第１のスイッチング装置をオ
ンさせることによって達成できる。しかし、電流検出手
段およびこの手段の出力を積分する積分手段により構成
してもよい。または、第１のスイッチング装置への放電
電流通流時間を検出するようにしてもよい。

【００３５】本発明は、放電電流の積分値が所定値にな
るように第１のスイッチング装置のオン期間を制御する
ことにより、実質的にピーク値を制御するものと同様の
作用になる。すなわち、第１のコンデンサからの放電電
流値は、第１のコンデンサの電圧とインダクタおよび負
荷のインピーダンスとによって決まる傾きで立上がる。
このため、放電電流の積分値が所定値になるように制御
することによって、第１のスイッチング装置のオフ時の
電流値を管理することが可能である。

【００３６】請求項５記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の電源装置において、第１のスイッチ
ング装置に流れる第１のコンデンサの放電電流のピーク
値が所定値になるように第１のスイッチング装置のオン
期間を制御することによって、共振電圧値を一定化制御
する。

【００３７】本発明は、第１のスイッチング装置のオン
期間を第１のスイッチング装置に流れる電流のピーク値
が所定値になるように制御するから、請求項１記載の発
明に関して説明した作用と同様の作用になる。

【００３８】請求項６記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の電源装置において、第１および第２
のスイッチング装置を略一定の周波数でオンオフすると
ともに、第１のスイッチング装置に流れる第１のコンデ
ンサの放電電流の電流のピーク値が所定値になるように
第１のスイッチング装置のオン期間を制御することによ
って、共振電圧値を一定化制御する。

【００３９】本発明は、第１のスイッチング装置のオン
期間制御に関する作用は請求項１記載の発明に関して説
明した作用と同様である。

【００４０】さらに、本発明は、制御装置が第１および
第２のスイッチング装置を略一定の周波数でオンオフす
るから、第１のスイッチング装置のオン期間が短くなれ
ば第２のスイッチング装置のオン期間は長くなる。第１
のスイッチング装置のオン期間が長くなれば第２のスイ
ッチング装置のオン期間は短くなる。したがって、非平
滑直流電圧の瞬時値が小さい期間は第１のコンデンサの
充電量を多くし、瞬時値が大きい期間は充電量を少なく
して図２５による制御と同様になる。

【００４１】請求項７記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の電源装置において、第２のスイッチ
ング装置のオン期間を略一定にするとともに、第１のス
イッチング装置に流れる第１のコンデンサの放電電流の
ピーク値が所定値になるように第１のスイッチング装置
のオン期間を制御することによって、共振電圧値を一定
化制御する。

【００４２】本発明は、第１のスイッチング装置のオン
期間制御に関する作用は請求項１記載の発明に関して説
明した作用と同様である。

【００４３】さらに、本発明は、第２のスイッチング装
置のオン期間を略一定にするから、第１のコンデンサの
充電量を設計値に抑えることが容易になる。

【００４４】請求項８記載の発明は、請求項１ないし５
のいずれか一記載の電源装置において、第２のスイッチ
ング装置のオン期間を脈流電圧に応じて変調するととも
に、第１のスイッチング装置に流れる第１のコンデンサ
の放電電流のピーク値が所定値になるように第１のスイ
ッチング装置のオン期間を制御するものである。

【００４５】本発明の作用は、請求項６記載の発明と同
様である。

【００４６】請求項９記載の発明は、請求項１ないし５
のいずれか一記載の電源装置において、第２のスイッチ
ング装置に流れる共振電流の初期値が所定値になるよう
に第１のスイッチング装置のオン期間を制御するもので
ある。

【００４７】本発明は、第２のスイッチング装置に流れ
る共振電流の初期値が所定値になるように、つぎにオン
する第１のスイッチング装置のオン期間を制御する。し
たがって、この場合も共振電圧を決定する共振回路に流
込む電流を一定化して、共振電圧値を一定化制御する。
なお、本発明は、制御が前回以前に第１のスイッチング
装置に流れた放電電流値に基づくことになり、制御に時
間遅れがあるが、この時間遅れをたとえば高周波の１サ
イクルにする等短時間にすれば、実用上問題ない。

【００４８】請求項１０記載の発明は、請求項１ないし
９のいずれか一記載の電源装置において、第１および第
２のスイッチング装置両端間の電圧値に応じて、第１の
スイッチング装置のオン期間を決定する電流値の所定値
を変化させるものである。

【００４９】本発明は、第１のスイッチング装置のオン
期間を決める第１のスイッチング装置に流れる電流値を
第１および第２のスイッチング装置の両端間の電圧値に
応じて変化させる。たとえば、検出電流、またはこの検
出電流と比較される基準信号を変化させる。これによ
り、第１および第２のスイッチング装置の両端間の電圧
値を一定化する。

【００５０】請求項１１記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれか一記載の電源装置において、第２のスイッ
チング装置に所定期間電流が流れた後にこのスイッチン
グ装置をオフする。

【００５１】本発明は、第２のスイッチング装置に所定
期間電流が流れた後にこのスイッチング装置をオフする
ことにより、整流装置から第１のコンデンサに確実に充
電電流を流し、入力電流を低歪化する。

【００５２】本発明および以下の請求項１２、１３の発
明において、所定期間流れた後とは、時間を検知しても
よいし、電流の積分値を検知してもよいものである。さ
らに、所定期間を交流電圧、整流装置の出力電圧、また
は出力回路からの出力電圧等に応じて変化させてもよ
い。

【００５３】請求項１２記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれか一記載記載の電源装置において、共振電流
のピーク部が第２のスイッチング装置に流れた所定期間
後にこのスイッチング装置をオフする。

【００５４】本発明は、第２のスイッチング装置に共振
電流のピーク部が流れた後の所定期間に整流装置から確
実に第１のコンデンサに充電電流が流れる。このため、
請求項１１のものと同様の作用になる。

【００５５】請求項１３記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれか一記載の電源装置において、整流装置の入
出力電流の少なくとも一方が所定期間流れた後に第２の
スイッチング装置をオフする。

【００５６】本発明は、整流装置の入出力電流を所定期
間流すから、請求項１２、１３のものと同様の作用にな
る。

【００５７】請求項１４記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれか一記載の電源装置において、第１のコンデ
ンサの両端電圧に相当する電圧値に応じて第２のスイッ
チング装置のオン期間を制御する。

【００５８】本発明において、第１のコンデンサの両端
電圧に相当する電圧値に応じてとは、第１のコンデンサ
の両端電圧そのもの他、第１および第２のコンデンサの
両端電圧に応じて制御する等間接的に第１のコンデンサ
の両端電圧に応じて制御してもよいことを意味する。

【００５９】本発明は、第２のスイッチング装置のオン
期間を制御することにより、第１のコンデンサの充電量
を制御し、第１のコンデンサの両端電圧を一定化する。
これにより、たとえば、電源電圧が変動しても、第１の
コンデンサの両端電圧が一定化され、負荷への印加電圧
も一定化される。

【００６０】請求項１５記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれか一記載の電源装置において、交流電圧値に
応じて第２のスイッチング装置のオン期間を制御する。

【００６１】本発明は、交流電圧値に応じて第１のコン
デンサの充電量を制御して、第１のコンデンサの両端電
圧を一定化する。これにより、電源電圧が変動しても、
第１のコンデンサの両端電圧が一定化され、負荷への印
加電圧も一定化される。

【００６２】請求項１６記載の発明は、請求項１ないし
５のいずれか一記載の電源装置において、出力回路から
の出力に応じて第２のスイッチング装置のオン期間を制
御する。

【００６３】本発明において、出力回路からの出力に応
じてとは、出力電力、電圧、電流のいずれでもよいこと
を意味する。また、負荷として放電灯が接続されている
場合には、この放電灯の電力、ランプ電圧、ランプ電流
のいずれであってもよい。

【００６４】本発明は、出力回路からの出力に応じて第
１のコンデンサの充電量を制御し、第１のコンデンサの
両端電圧を一定化する。これにより、負荷が変動して
も、第１のコンデンサの両端電圧が一定化され、負荷へ
の印加電圧も一定化される。

【００６５】請求項１７記載の発明は、請求項１ないし
１６のいずれか一記載の電源装置において、第１のスイ
ッチング装置のオン期間を所定範囲内に制限する。

【００６６】本発明は、第１のスイッチング装置のオン
期間を所定範囲内に制限するから、第２のスイッチング
装置のオン期間が極端に短くなって、第１のコンデンサ
への充電電流が流れなくなることを防止する。すなわ
ち、交流電源からの入力電流を確保する。

【００６７】請求項１８記載の発明は、請求項１ないし
１７のいずれか一記載の電源装置において、制御装置
が、第１および第２のスイッチング装置をオンオフする
ための高周波信号を出力する発振手段と、少なくとも第
１のスイッチング装置のオン期間を変化可能な制御手段
とを具備している。

【００６８】本発明は、格別に発振手段を有するいわゆ
る他励制御を行うものであるため、スイッチング特性が
安定し、低価格化を図れる。また、このような他励制御
手段はＩＣ化が容易で、より小形、軽量化できる。これ
に対して、たとえば可飽和形変流器を用いて自励制御を
行うものは、可飽和形変流器が温度等によって特性が変
化してスイッチング特性を不安定にすることがある。ま
た、このことにより、品質管理を厳格にすると高価にな
ってしまうことになる。さらに、ＩＣ化することができ
ない。

【００６９】請求項１９に記載の発明は、請求項１ない
し１８のいずれか一記載の電源装置において、制御装置
がＩＣを主体として構成されていることを特徴とする。

【００７０】したがって、上記と同様の作用を有する。

【００７１】請求項２０記載の発明は、請求項１ないし
１９のいずれか一記載の電源装置と、電源装置の出力に
より付勢される放電灯とを具備している放電灯点灯装置
である。

【００７２】本発明は、請求項１ないし１９のいずれか
一記載の電源装置の作用に加えて、出力の脈動が小さく
なり発光効率が向上して、光リプルが減少する。

【００７３】請求項２１記載の発明は、照明装置本体
と、請求項２０記載の放電灯点灯装置とを具備している
照明装置である。

【００７４】本発明は、請求項２０記載の発明と同様の
作用となる。

【００７５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。

【００７６】図１は本発明の第１の実施形態を示す回路
図である。１はたとえば商用周波数の交流電源である。
この交流電源１にコモンモードチョークコイル２、チョ
−クコイル３およびコンデンサ４等からなるフィルタ回
路５が接続され、このフィルタ回路５には、整流装置６
としての全波整流器が接続されている。この整流装置６
は、たとえば高速スイッチング性のダイオ−ドから形成
されている。また、整流装置６の出力端間には、第１の
スイッチング装置７および第２のスイッチング装置８が
直列的に接続されている。

【００７７】第１のスイッチング装置７には、インダク
タ９としてのリ−ケ−ジ形絶縁トランスの一次巻線9-1
および第１のコンデンサ１０としての比較的大きな容量
の平滑コンデンサの直列回路が並列的に接続されてい
る。この第１のコンデンサ１０は、整流装置６の出力周
波数に対して平滑作用を有している。

【００７８】そして、本実施形態では、インダクタ９の
両端に出力回路を形成している。すなわちインダクタ９
の二次巻線9-2を出力回路としている。この二次巻線9-2
には負荷としての放電灯１１たとえば蛍光ランプが接続
されている。また、放電灯１１のフィラメント間には、
フィラメント予熱用のコンデンサ12が接続されている。
このような本実施形態において、インダクタ９のリ−ケ
−ジインダクタンスは、放電灯１１の限流インピ−ダン
スとしても作用する。

【００７９】一方、第２のスイッチング装置８に対して
は、インダククタ９の一次巻線9-1を介して第２のコン
デンサ13としての比較的容量の小さい共振用コンデンサ
が並列的に接続されている。この第２のコンデンサ13の
容量は第１のコンデンサ１０の容量に比べて極端に小さ
く、インダクタ９のインダクタンスと、スイッチング装
置７、８のスイッチング周波数において共振する。

【００８０】１４はスイッチング装置７、８のオンオフ
を制御する制御装置である。この制御装置１４は、一対
のスイッチング装置７、８を略一定の周波数で交互にオ
ンオフさせるとともに、スイッチング装置７のオン期間
を、スイッチング装置７に流れる電流のピーク値が所定
の値になるように制御する。本実施形態では、スイッチ
ング装置７の電流を検出する検出手段１４−１と、この
検出手段１４−１の出力を図２６に示した期間（ａ）の
電流を取出すように整流する手段１４−２と、この手段
１４−２の出力と基準信号源１４−３の値とを比較する
比較器１４−４と、この比較器１４−４の出力に応じて
スイッチング装置７にオフ信号を出力する発振手段１４
−５とを有してなる。発振手段１４−５は、出力周波数
が略一定の発振器１４−６、この発振器１４−６および
比較器１４−４の入力されるフリップフロップ１４−
７、フリップフロップ１４−７の出力を入力されるバッ
ファ１４−８、１４−８、高圧側のスイッチング装置７
とバッファ１４−８との間に介在したトランス、フォト
カプラ等の絶縁手段１４−９を有してなるものである。

【００８１】なお、外部からの制御信号に応じて発振手
段１４−５の出力周波数またはオン期間を変化させるよ
うにしてもよいものである。この場合、例えば発振器１
４−６の出力周波数を変化させるようにする。なお、発
振手段１４−５としては、ＩＣを使用しこのＩＣを主と
して構成することもでき、その他各種の変更が可能であ
る。

【００８２】つぎに、本実施形態の作用を図２ないし図
５を参照して説明する。

【００８３】図２は第２のスイッチング装置のオン期間
を相対的に大きくした場合の第２のコンデンサの両端電
圧および各スイッチング装置の電流波形図である。図３
は、同じく第２のスイッチング装置のオン期間を相対的
に小さくした場合の波形図である。図２および図３にお
いて、それぞれ（ａ）が第２のコンデンサの両端電圧、
（ｂ）が第１のスイッチング装置の電流、（ｃ）が第２
のスイッチング装置の電流を示している。なお、図２、
３は、時間軸をスイッチング周波数に対応するように拡
大している。図４は整流装置の出力端間電圧を示す波形
図、図５はランプ電流を示す波形図である。図４および
図５において、時間軸を交流電源１の周波数に対応させ
ている。

【００８４】基本的動作は図２１のものと同様である。
そして、本実施形態では、第１のコンデンサ１０がスイ
ッチング装置７を介して放電する電流のピーク値が所定
値すなわち基準信号源１４−３の値に達すると（図２、
図３（ｂ）のレベルＡ）、発振手段１４−５はスイッチ
ング装置７をオフする。これにより、インダクタ９、第
２のコンデンサ１３およびスイッチング装置８の寄生ダ
イオードの閉回路で共振し、スイッチング装置８がオン
すると共振電流が反転して流れる。ここで、共振が生じ
る以前のスイッチング装置７を介して流れる電流のピー
ク値が一定値に制御されているから、前記共振電圧のピ
ーク値も一定化される。したがって、第１のコンデンサ
１０の両端電圧が一定であるから、電源電圧変動等がな
ければ、整流装置６の両端間の電圧は図４に示すように
一定化される。したがって、スイッチング装置７、８に
加わる電圧も一定化されるから、スイッチング装置７、
８に過電圧が加わって破壊されることがない。また、ラ
ンプ電流も図５に示すように、低周波（整流装置の出力
周波数）のリップルがほとんどないものになる。なお、
このときの入力電流波形は図２６（イ）と同様に正弦波
状になっている。

【００８５】なお、整流装置６の出力電圧（非平滑直流
電圧）の波高値が相対的に小さい期間（図３）は、波高
値が相対的に大きい期間（図２）より第１のスイッチン
グ装置７のオン期間が小さくなる分第２のスイッチング
装置のオン期間が大きくなっている。すなわち、非平滑
直流電圧の瞬時値に応じて第２のスイッチング装置のオ
ン期間変調をおこなっている。しかし、このオン期間変
調は必須ではない。

【００８６】図６は第２の実施形態を示す回路図であ
る。図１と同じまたは対応する部分には同じ符号を付
し、説明を省略する（以下の実施例についても同
じ。）。本実施形態は、図１のものに対して、制御装置
６１が異なっている。制御装置６１は、第２のスイッチ
ング装置８の電流を検出する電流検出手段６１−１、こ
の電流検出手段６１−１の検出信号から共振電流の初期
値を取出す整流手段６１−２を有する。整流手段６１−
２は、図２３に示したように期間（ｂ）に流れる電流を
取出すように整流する。また、この整流手段６１−２の
出力を保持し、１ないし数サイクル後の第１のスイッチ
ング装置７のオン期間にタイミングを合わせて出力する
遅延手段６１−３を有する。さらに、遅延手段６１−３
の出力と基準信号源６１−４の値とを比較する比較手段
６１−５、比較手段６１−５の出力に応じて第１のスイ
ッチング装置７をオフさせる発振手段６１−６を有す
る。この発振手段６１−６は図１のものを用いることが
できる。

【００８７】本実施形態は、第１のスイッチング装置７
に流れる放電電流のピーク値が第２のスイッチング装置
８に流れる共振電流の初期値として検出される。図２３
にも示したように、これらは等しいものである。したが
って、図１のものに対して第１のスイッチング装置７に
流れる放電電流のピーク値制御が１ないし数サイクル遅
れるが、図１のものと同様に作用することが理解され
る。

【００８８】図７は第３の実施形態を示す回路図であ
る。本実施形態も、図１のものに対して、制御装置７１
が異なっている。すなわち、制御装置７１は、図１の制
御装置１４に加えて、整流装置６の出力端間電圧すなわ
ち第１および第２のコンデンサ１０、１３の両端間電圧
を検出する電圧検出手段７１−１、この電圧検出手段７
１−１の検出信号を取出したとえば積分回路等にてある
程度の時間遅れを持たせる手段７１−２、この手段７１
−２と基準信号源７１−３の値とを比較する比較器７１
−４を有している。前記手段７１−２は、整流装置６の
出力周波数程度の低周波数の電圧変化に対応できるよう
になっており、また、比較器７１−４からの信号に応じ
て発振手段１４−５は、出力電圧が大きくなろうとする
ときには第２のスイッチング装置８のオン期間を小さく
し、出力電圧が小さくなろうとするときには第２のスイ
ッチング装置８のオン期間を大きくする。したがって、
本実施形態では、第１および第２のスイッチング装置
７、８のスイッチング周波数が変化することがある。

【００８９】本実施形態の作用を図８および図９を参照
して説明する。

【００９０】図８は整流装置の出力端間電圧が相対的に
大きい場合の第２のスイッチング装置の電流波形図、図
９は整流装置の出力端間電圧が相対的に小さい場合の第
２のスイッチング装置８の電流波形図である。制御装置
７１は、電圧検出手段７１−１等の作用により、整流装
置６の出力端間電圧すなわち第１および第２のコンデン
サ１０、１３の両端間電圧が、低周波的に大きくなろう
とするときは、第２のスイッチンク装置８オン期間を小
さくする。したがって、第１のコンデンサ１０への充電
期間が小さくなり、充電量が少なくなる。このため、第
１および第２のコンデンサ１０、１３の両端間電圧が低
周波的に小さくなろうとする。また、逆に整流装置６の
出力端間電圧すなわち第１および第２のコンデンサ１
０、１３の両端間電圧が、低周波的に小さくなろうとす
るときは、第２のスイッチンク装置８のオン期間を大き
くする。したがって、第１のコンデンサ１０への充電期
間が長くなり、充電量が多くなる。

【００９１】したがって、交流電源１の電圧変動、負荷
変動等により整流装置６の出力端間電圧すなわち第１お
よび第２のコンデンサ１０、１３の両端間電圧が変化し
ようとすると、上記のように動作して一定化制御する。

【００９２】つぎに、本実施形態例の実験結果を図１０
に示す。図１０は電源電圧を変化させた場合の各出力変
化状態を示す図である。図１０において、（ａ）は第１
のコンデンサ１０の電圧、（ｂ）は整流装置６の両端間
電圧、（ｃ）は入力電流の歪率、（ｄ）はランプ電力、
（ｅ）は第２のスイッチング装置のオン期間を示す。ま
た、横軸は交流電源電圧値を示している。

【００９３】実験条件は以下のとおりである。

【００９４】交流電源：２００Ｖ（実効値）、５０Ｈｚ 放電灯 ：４０Ｗけい光ランプ×２（東芝ライテック
(株)製、FLR40SW/M/36） スイッチング装置のスイッチング周波数：約３５ＫＨｚ 第１のコンデンサ：２２０マイクロファラッド 第２のコンデンサ：１６．６ナノファラッド 図１０から明らかなように、交流電源電圧を定格２００
Ｖに対して増減させても、第１のスイッチング装置の電
流のピーク値を所定値とし、整流装置６の両端間電圧電
圧に応じて第２のスイッチング装置のオン期間を制御す
る（図１０(e)）ことにより、整流装置の両端間電圧
（図１０(b)）を約５６０Ｖで略一定化できる。したが
って、ランプ電力（図１０(d)）も約６０Ｗで略一定化
できる。また、入力電流の歪率（図１０(c)）も約６．
５％と低い値で略一定にできた。なお、交流電源電圧が
定格より増加すると、第２のスイッチング装置８のオン
期間が小さくなり、第１のコンデンサ１０の電圧を減少
させることが、図１０(a)、(e)の関係からも理解され
る。

【００９５】図１１は第４の実施形態を示す回路図であ
る。本実施形態は、図１のものに加えて、整流装置６の
出力端間電圧に応じて第１のスイッチング装置７のオン
期間を決める所定値を変化させるものである。すなわ
ち、制御装置１１１は、整流装置６の出力端間電圧を検
出する電圧検出手段１１１−１、この電圧検出手段１１
１−１の検出信号を整流し、所要の時定数をもって出力
する出力手段１１１−１を有する。そして、出力手段１
１１−１の出力に応じて、整流手段１４−２の出力を変
化させる。すなわち、電圧検出手段１１１−１の検出信
号が大きくなろうとしたときには、整流手段１４−２の
出力が大きく変化させる。したがって、この場合は、第
１のスイッチング装置７のオン期間が相対的に小さくな
り、共振電圧が小さくなる。また、電圧検出手段１１１
−１の検出信号が小さくなろうとしたときには、逆に作
用する。これにより、整流装置６の出力端間電圧を一定
化できる。

【００９６】図１２は第５の実施形態を示す回路図であ
る。本実施形態は、第１、第２のスイッチング装置
７’、８’として、バイポーラトランジスタおよびダイ
オードの並列回路からなるものを用いたものである。ま
た、制御装置１２１における第１のスイッチング装置
７’の電流のピーク値を検出する手段として、可飽和変
流器１２２を用いたものである。すなわち可飽和変流器
１２２の入力巻線１２２−１をインダクタ９の入力巻線
９−１と直列接続している。そして、出力巻線１２２−
２、１２２−３それぞれをスイッチング装置７’、８’
のトランジスタのベース・エミッタ間に設けている。な
お、図示を省略したが、各出力巻線１２２−２、１２２
−３それぞれにインピーダンス調整用のコンデンサおよ
びダイオードの並列回路を直列的に設けること、前記コ
ンデンサと並列的に放電回路を設けること等は適宜実施
し得ることである。

【００９７】また、本実施形態では、整流装置６の両端
間電圧すなわち第１および第２のコンデンサ１０、１３
の和の電圧を検出する電圧検出手段１２３は、整流器１
２３−１、平滑コンデンサ１２３−２、分圧回路１２３
−３からなっている。さらに、前記分圧回路１２３−３
の出力と基準源１２４の値とを入力する誤差増幅器１２
５、この誤差増幅器１２５の出力に応じた信号を出力す
る駆動回路１２６、この駆動回路１２６の出力によりベ
ース電流を制御されて導通度を変化して可変抵抗的に作
動してスイッチング装置８’のオン期間を制御するトラ
ンジスタ１２７から構成されている。

【００９８】本実施形態においては、スイッチング装置
７’に流れる電流値が所定値に達すると、変流器１２２
が飽和する。スイッチング装置７’に流れる電流は、第
１のコンデンサ１０の電圧とインダクタ９のインピーダ
ンスによって応じて略直線的に立上がるから、変流器１
２２が飽和する時点をスイッチング装置７’に流れる電
流のピーク値が所定値に達する時点に予め設定しておく
ことが可能である。変流器１２２が飽和することによ
り、スイッチング装置７’がオフされ、スイッチング装
置８’がオンする。また、スイッチング装置８’に流れ
る電流により変流器１２２が飽和すると、スイッチング
装置８’がオフされ、スイッチング装置７’がオンす
る。以後この動作を繰り返す。したがって、整流装置６
の非平滑直流電圧の波高値が大きい期間では、第１のコ
ンデンサ１０および第２のスイッチング装置８’に流れ
る電流値が相対的に大きい。したがって、変流器１２２
が相対的に早く飽和することによりスイッチング装置
８’のオン期間を相対的に小さくする。整流装置６の非
平滑直流電圧の波高値が小さい期間では、これとは逆に
相対的に大きくする。これにより、第１、第２のスイッ
チング装置７’、８’のオン期間の相対的関係が図２２
のようになる。また、電源投入時、外来サージ電圧印加
時等に過電流が流れようとした場合には、変流器１２２
が早期に飽和することにより第２のスイッチング装置
８’をオフして過電流が継続することを防止する。

【００９９】一方、整流装置６の両端間電圧値が電圧検
出手段１２３にて検出され、所定値との誤差信号に応じ
てトランジスタ１２７の導通度が制御される。すなわ
ち、たとえば電源電圧が変動したり、負荷変動が生じた
りして整流装置６の両端間電圧値が低下すると、トラン
ジスタ１２７の導通度は小さくなる。トランジスタ１２
７の導通度が小さくなると、その抵抗値は大きくなり、
スイッチング装置８’のオン期間は大きくなる。これに
よって、第１のコンデンサ１０への充電時間も長くな
り、第１のコンデンサ１０の両端電圧は大きくなる。

【０１００】したがって、本実施形態においては、共振
電圧を一定化できることに加えて、第１および第２のコ
ンデンサ１０、１３の両端電圧を一定化できる。したが
って、電源電圧変動、負荷変動等によって、第１のコン
デンサ１０の両端電圧が変動しようとすることを防止で
きる。

【０１０１】これに対して、本実施形態によらない場合
は、第１のコンデンサ１０の電圧は、その平滑作用によ
りスイッチング周波数に対してはほぼ一定であるが、電
源電圧等が変動すると、それに応じて変動する。このた
め、たとえば電源電圧が変動して上昇すると、所定値に
より高い電圧で一定化し、減少すると、所定値より低い
電圧で一定化する。高い電圧で一定化した場合には、ス
イッチング装置に過大な電圧が印加され、低い値で一定
化した場合には、所要の負荷電力を供給できない。

【０１０２】しかし、本実施形態において、整流装置６
の両端間電圧値を検出して制御する手段を省いて構成し
てもよいものである。

【０１０３】図１３は第６の実施形態を示す回路図であ
る。図１３は要部のみを示し、他の部分を省略してあ
る。なお、省略部分については、図１２と同様に構成す
ることができる。本実施形態は、スイッチング装置８’
のオン期間を制御する手段１３１として交流電源１の出
力電圧（整流装置６の入力電圧）を検出するようにした
ものである。交流電源１の出力電圧を検出するために、
交流電源１の出力端に整流器１３１−１、１３１−２を
接続し、これら整流器１３１−１、１３１−２の出力を
時定数回路１３１−３に入力している。そして、この時
定数回路１３１−３の出力を図１２のものと同様な誤差
増幅器１２５に入力している。誤差増幅器１２５は、図
１２のものと同様に基準信号源１２４の値と比較して、
駆動手段１２６、トランジスタ１２７を制御する。

【０１０４】したがって、本実施形態は、交流電源の出
力電圧が変動しても出力電圧の一定化を行える。

【０１０５】図１４は第７の実施形態を示す回路図であ
る。本実施形態は、整流装置６の出力電流が所定期間流
れたことを検出して、第２のスイッチンク装置をオフさ
せるようにしている。すなわち、電流検出手段１４１、
遅延手段１４２、基準信号源１４３、比較器１４４を付
加し、発振手段１４−５を制御するようにしている。本
実施形態の作用もこれまでの説明により容易に理解され
るので、説明を省略する。なお、図示を省略したが、図
１、図６または図１０に示したような制御手段により、
共振電圧の一定化を図るものである。

【０１０６】図１５は第８の実施形態を示す回路図であ
る。本実施形態は、負荷としてのけい光ランプ１１の電
力に応じて一対のスイッチング装置７、８のオン期間を
制御するものである。すなわち、電流検出手段１５１、
電圧検出手段１５２を設けるとともに、これらの検出出
力を入力する制御回路１５３により発振手段１４−５を
制御するようにしている。また、本実施形態において
も、図１、図６または図１０に示したような制御手段に
より、共振電圧の一定化を図るものである。

【０１０７】本実施形態の作用もこれまでの説明により
容易に理解されるので、説明を省略する。なお、本実施
形態において、ランプ電流のみまたはランプ電圧のみに
応じて一対のスイッチング装置７、８のオン期間を制御
するようにしてもよい。また、いずれか一方のスイッチ
ング装置のオン期間を制御するようにしてもよい。さら
に、スイッチング周波数を変化するようにしてもよい。

【０１０８】図１６は第９の実施形態を示す回路図であ
る。なお、図１６は要部のみを示し、他は省略してあ
る。本実施形態は、第１のコンデンサ１０と第２のコン
デンサ１３との接続関係が、図１のものに対して上下逆
になっている。したがって、第１および第２のスイッチ
ング装置７、８の接続関係も逆である。さらに、本実施
形態は、第１のコンデンサ１０からのインダクタ９を介
する第１のスイッチング装置への放電電流が所定期間流
れた後に、第１のスイッチング装置７をオフさせるもの
である。すなわち、電流検出手段１６１を設けるととも
に、この電流検出手段１６１の検出値が零点を通過して
立ち上がることを検出する比較手段１６２を設け、この
比較手段１６２が前記零点を通過したことを検出した後
に発振手段１４−５を制御するタイマ手段１６３を設け
ている。

【０１０９】本実施形態の作用を図１７を参照して説明
する。

【０１１０】図１７は第１のスイッチング装置の電流波
形図で、図１７の零クロス時点ｔ１を比較手段１６２に
より検出する。そして、タイマ手段１６３により零クロ
ス時点ｔ１から所定期間ｔ２経過後に第１のスイッチン
グ装置７をオフする。したがって、これまでの説明から
明らかなように、共振電圧を一定化する。

【０１１１】なお、本実施形態において、第１のスイッ
チング装置７の寄生ダイオードに流れる電流が流れ終っ
た時点から所定期間経過後に第１のスイッチング装置７
をオフするようにしてもよい。この場合、第１のスイッ
チング装置７が電界効果トランジスタであれば、図１６
のものをそのまま使用可能である。また、バイポーラ形
のトランジスタの場合には、逆並列に接続されるダイオ
ードの電流が流れ終る時点を検出すればよいものであ
る。

【０１１２】図１８は第１０の実施形態を示す回路図で
ある。本実施形態は、第２のスイッチング装置８に所定
期間流れた後に第２のスイッチング装置８をオフするも
のである。すなわち、第２のスイッチング装置８の電流
を検出する電流検出手段１８１、この電流検出手段１８
１の検出値を積分する積分手段１８２、積分手段１８２
の出力を基準値と比較する比較手段１８３を設け、比較
手段１８３の出力により発振手段１４−５を制御するも
のである。なお、発振手段１４−５は、たとえば一定周
波数の信号を出力するものである。

【０１１３】本実施形態の作用を図１９を参照して説明
する。図１９は第１、第２のスイッチング装置および整
流装置の電流波形図である。図１９の（ａ）は、第２の
スイッチング装置８を流れる電流、同（ｂ）は第１のス
イッチング装置７を流れる電流、同（ｃ）は整流装置６
の出力電流を示している。比較手段１８３が、たとえば
図１９（ａ）に示す電流の斜線部の面積に達した時点で
信号を出力して第２のスイッチング装置８をオフさせる
ように設定されていれば、図（ｃ）に示すように、確実
に整流装置６から電流を流すことができる。すなわち、
共振電流の波高値部を経過した後は整流装置６から電流
を流すことができる。これによって、入力の高力率化、
入力電流の低歪化、出力電圧の一定化を達成できる。

【０１１４】図２０は第１１の実施形態を示す回路図で
ある。本実施形態は、第１のスイッチング装置７のオン
期間を所定範囲に制限するものである。そして、一対の
スイッチング装置７、８のスイッチング周波数を略一定
にするとともに、第１のスイッチング装置７に流れる第
１のコンデンサ１０の放電電流のピーク値を一定化する
ものに適用したものである。すなわち、フリップフロッ
プ１４−７および比較器略一定周波数の信号を出力する
発振器１４−６、この発振器１４−６および比較器１４
−４の間にオア回路２０−１を設けている。また、オア
回路２０−１の一方の入力端にタイマ手段２０−２を設
けている。このタイマ手段２０−２は第１のスイッチン
グ装置７にオン信号が供給されてから所定時間後に信号
を出力するものである。

【０１１５】したがって、本実施形態は、比較器１４−
４が信号を出力しなくても、所定時間後にはタイマ手段
２０−２が信号を出力するすから、第１のスイッチング
装置７はオフし、第２のスイッチング装置８がオンす
る。これにより、第１のコンデンサ１０には充電電流が
流れ、高入力力率、入力電流の低歪を達成できる。

【０１１６】図２１は第１２の実施形態を示す回路図で
ある。本実施形態は、図２０のものと同様に第１のスイ
ッチング装置７のオン期間を所定範囲に制限するもので
ある。しかし、本実施形態は、第２のスイッチング装置
８のオン期間を略一定化するとともに、第１のスイッチ
ング装置７に流れる第１のコンデンサ１０の放電電流の
ピーク値を一定化するものに適用したものである。すな
わち、図２０のものに対して、発振器１４−６を削除
し、フリップフロップ１４−７のセット端子にタイマ手
段２１−１を設けている。

【０１１７】したがって、本実施形態は、タイマ手段２
１−１の所定時間経過後には、セット端子に信号を入力
されてフリップフロップ１４−７が反転するから、第２
のスイッチング装置８のオン期間が一定化される。

【０１１８】なお、この場合、タイマ手段２０−２を削
除することにより、第１のスイッチング装置７のオン期
間に制限を加えないようにできることが容易に理解でき
る。また、これらのことが、上述してきた他の実施形態
にも適用できることも容易に理解できる。

【０１１９】図２２は第１３の実施形態を示す回路図で
ある。本実施形態は電流検出手段２２−１を第１のコン
デンサ１０と直列に設けたものである。

【０１２０】本実施形態の作用は、図およびこれまでの
説明から容易に理解されるので、説明を省略するが、検
出する電流値はピーク値、積分値等いずれでもよい。ま
た、通流時間を検出するようにしてもよい。

【０１２１】図２３は照明装置の一実施例を示す斜視図
である。２３１は照明装置本体であり、この本体２３１
に放電灯１１が装着されている。また、本体２３１内に
は放電灯点灯装置が配設されている。なお、放電灯点灯
装置は本体２３１内に設けず、本体２３１外に配設する
ようにしてもよい。また、本実施例の照明装置は天井直
付形のものであるが、これ以外のものであってもよい。

【０１２２】

【発明の効果】請求項１ないし３に記載の発明は、整流
された非平滑直流電圧の略全期間に亘って、整流装置か
ら入力電流を流すことができるから、交流電源からの入
力電流波形を正弦波に近付けて低歪化を達成でき、さら
に、共振電圧の大きさを決定する第１のスイッチング装
置の電流を直接制御するから、共振電圧を任意の値にま
たは一定化制御することができる。

【０１２３】請求項４記載の電源装置は、第１のスイッ
チング装置のオン期間を第１のスイッチング装置に流れ
る電流の積分値が所定値になるように制御するから、共
振電圧を一定化でき、スイッチング装置に過大な電圧が
加ってスイッチング装置をを破壊したり、高耐圧のスイ
ッチング装置が必要になって高価格化することがない。

【０１２４】請求項５記載の電源装置は、第１のスイッ
チンク装置に流れる電流のピーク値が所定値になるよう
に制御するから、請求項４記載のものと同様の効果を奏
する。

【０１２５】請求項６記載の発明は、第１および第２の
スイッチング装置を略一定の周波数でオンオフするとと
もに、第１のスイッチング装置に流れる第１のコンデン
サの放電電流の電流のピーク値が所定値になるように第
１のスイッチング装置のオン期間を制御するから、非平
滑直流電圧の瞬時値が小さい期間は第１のコンデンサの
充電量を多く、瞬時値が大きい期間は充電量を少なくで
きる。

【０１２６】請求項７記載の発明は、第２のスイッチン
グ装置のオン期間を略一定にするとともに、第１のスイ
ッチング装置に流れる第１のコンデンサの放電電流のピ
ーク値が所定値になるように第１のスイッチング装置の
オン期間を制御するから、第１のコンデンサの充電量を
設計値に抑えることが容易である。

【０１２７】請求項８記載の発明は、第２のスイッチン
グ装置のオン期間を脈流電圧に応じて変調するから、請
求項６記載の発明と同様の効果を得られる。

【０１２８】請求項９記載の電源装置は、第２のスイッ
チンク装置に流れる共振電流の初期値が所定値になるよ
うに制御するから、請求項５記載のものと同様の効果を
奏する。

【０１２９】請求項１０記載の電源装置は、第１および
第２のスイッチング装置の両端間の電圧値に応じて、第
１のスイッチング装置のオン期間を決める電流の所定値
を変化させるかから、電源電圧変動、負荷変動等によっ
て第１および第２のスイッチング装置の両端間の電圧を
一定化できる。

【０１３０】請求項１１記載の電源装置は、第２のスイ
ッチング装置に所定期間電流が流れた後に第２のスイッ
チング装置をオフするから、第１のコンデンサに確実に
充電電流を流すことができることにより、高力率化、入
力電流の低歪化を達成できる。

【０１３１】請求項１２記載の電源装置は、第２のスイ
ッチング装置に共振電流のピーク部が流れた所定期間後
に第２のスイッチング装置をオフさせるから、確実に第
１のコンデンサに充電電流を流すことができる。このた
め、請求項９のものと同様の効果を奏する。

【０１３２】請求項１３記載の電源装置は、整流装置の
入出力電流を所定期間流すから、請求項１１、１２のも
のと同様の効果を奏する。

【０１３３】請求項１４記載の電源装置は、第１のコン
デンサの両端電圧に相当する電圧値に応じて、第２のス
イッチング装置のオン期間を制御するから、第１のコン
デンサの充電量を制御して、第１のコンデンサの両端電
圧を一定化できる。これにより、電源電圧が変動して
も、第１のコンデンサの両端電圧を一定化でき、負荷へ
の印加電圧も一定化できる。

【０１３４】請求項１５記載の電源装置は、交流電源電
圧に応じて、第２のスイッチング装置のオン期間を制御
するから、第１のコンデンサの充電量を制御して、第１
のコンデンサの両端電圧を一定化できる。これにより、
電源電圧が変動しても、第１のコンデンサの両端電圧を
一定化でき、負荷への印加電圧も一定化できる。

【０１３５】請求項１６記載の電源装置は、出力回路か
らの出力に応じて第２のスイッチング装置のオン期間を
制御するから、負荷への給電量を一定化できる。

【０１３６】請求項１７記載の発明は、第１のスイッチ
ング装置のオン期間を所定範囲内に制限するから、第２
のスイッチング装置のオン期間が極端に短くなって、第
１のコンデンサへの充電電流が流れなくなることを防止
できる。

【０１３７】請求項１８記載の発明は、格別に発振手段
を有するいわゆる他励制御を行うものであるから、スイ
ッチング特性が安定し、低価格化でき、また、ＩＣ化が
容易で、より小形、軽量化できる。

【０１３８】請求項１９に記載の発明は、制御装置をＩ
Ｃを主体として構成したから、請求項１８と同様の効果
を奏する。

【０１３９】請求項２０記載の発明は、出力の脈動が小
さくなり発光効率が向上して、光リプルが減少する放電
灯点灯装置を提供できる。

【０１４０】請求項２１記載の発明は、発光効率が向上
して、ランプ電流の脈動が小さくなり、光リプルが減少
する照明装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す回路図

【図２】同じく第２のスイッチング装置のオン期間を相
対的に小さくした場合の第２のコンデンサの両端電圧お
よび各スイッチング装置の電流波形図

【図３】同じく第２のスイッチング装置のオン期間を相
対的に大きくした場合の第２のコンデンサの両端電圧お
よび各スイッチング装置の電流波形図

【図４】同じく整流装置の出力端間電圧を示す波形図

【図５】同じく負荷電流を示す波形図

【図６】本発明の第２の実施例を示す回路図

【図７】本発明の第３の実施例を示す回路図

【図８】同じく相対的に整流装置の出力端間電圧が大き
くなろうとする場合の第２のスイッチング装置の電流波
形図

【図９】同じく相対的に整流装置の出力端間電圧が小さ
くなろうとする場合の第２のスイッチング装置の電流波
形図

【図１０】同じく実験結果を示し、電源電圧を変化させ
た場合の各出力の変化状態を示す図

【図１１】本発明の第４の実施例を示す回路図

【図１２】本発明の第５の実施例を示す回路図

【図１３】本発明の第６の実施例を示す回路図

【図１４】本発明の第７の実施例を示す回路図

【図１５】本発明の第８の実施例を示す回路図

【図１６】本発明の第９の実施例を示す回路図

【図１７】同じく第２のスイッチング装置の電流波形図

【図１８】本発明の第１０の実施例を示す回路図

【図１９】同じく第１、第２のスイッチング装置および
整流装置の電流波形図

【図２０】本発明の第１１の実施例を示す回路図

【図２１】本発明の第１１の実施例を示す回路図

【図２２】本発明の第１１の実施例を示す回路図

【図２３】本発明の照明装置の一例を示す斜視図

【図２４】本発明の先行技術を示す回路図

【図２５】同じく第１のスイッチング装置のオン期間の
変化状態を示す図

【図２６】同じく主要部のみを簡略化して示す等価回路
図

【図２７】同じく整流装置の出力電圧が相対的に大きい
期間における各部の電圧、電流波形をスイッチング周波
数に対応して示す図

【図２８】同じく整流装置の出力電圧が相対的に小さい
期間における各部の電圧、電流波形をスイッチング周波
数に対応して示す図

【図２９】同じく整流装置の入力電流、同出力端間電圧
および負荷電流波形を整流装置の出力周波数に対応して
示す図

【符号の説明】

１…交流電源、 ６…整流装置、 ７…第１のスイッチ
ング装置、 ８…第２のスイッチング装置、 ９…イン
ダクタ、 １０…第１のコンデンサ、 １１…放電灯、
１３…第２のコンデンサ、 １４、６１、７１、１１
１、１２１、１３１…制御装置、２０１…照明装置本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 雄治 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 平５−326181（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−252758（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−276756（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−311753（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−89987（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02M 7/48 H05B 41/24

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電圧を整流して非平滑直流電圧を出力
   する整流装置と；互いに直列的に接続され交互にオンオ
   フして整流装置の出力を整流装置の出力周波数より高い
   周波数でスイッチングする第１および第２のスイッチン
   グ装置と；第１のスイッチング装置に対して並列的に設
   けられ、第２のスイッチング装置のオン期間に第２のス
   イッチング装置を介して整流装置の出力により充電さ
   れ、第１のスイッチング装置のオン期間に充電電荷を第
   １のスイッチング装置を介して放電する第１のコンデン
   サと；第１および第２のスイッチング装置の中間および
   第１のコンデンサの間に設けられ、第１のコンデンサの
   充放電電流を通流するインダクタと；第１および第２の
   スイッチング装置のオンオフに応じてインダクタと共に
   共振する第２のコンデンサと；第１のスイッチング装置
   に流れる第１のコンデンサの放電電流値に応じて第１の
   スイッチング装置のオン期間を制御してインダクタおよ
   び第２のコンデンサによる共振電圧値を制御する制御装
   置と；インダクタおよび第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；を具備していること
   を特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】交流電源に接続される整流装置と；整流装
   置の出力端間に互いに直列的に接続され、整流装置の出
   力周波数より高い周波数で交互にオンオフする第１およ
   び第２のスイッチング装置と；第１のスイッチング装置
   に対して並列的に設けられた相対的に大容量の第１のコ
   ンデンサおよびインダクタの直列回路と；第１および第
   ２のスイッチング装置のオンオフに応じてインダクタと
   共振回路を形成する関係に設けられた相対的に小容量の
   第２のコンデンサと；第１のスイッチング装置に流れる
   電流を検出する電流検出手段を有し、電流検出手段の検
   出信号に応じて第１のスイッチング装置のオン期間を制
   御する制御装置と；インダクタおよび第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；を具備
   していることを特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】交流電源に接続される整流装置と；整流装
   置の出力端間に互いに直列的に接続され、整流装置の出
   力周波数より高い周波数で交互にオンオフする第１およ
   び第２のスイッチング装置と；第２のスイッチング装置
   のオン期間に第２のスイッチング装置を介して整流装置
   の出力により充電され、非平滑直流電圧のピーク値より
   小さい値の電圧を蓄積するとともに、第１のスイッチン
   グ装置のオン期間に第１のスイッチング装置を介して充
   電電荷を放電する相対的に大容量の第１のコンデンサ
   と；第１および第２のスイッチング装置のオンオフに応
   じて共振し、共振電圧の作用により非平滑直流電圧の瞬
   時値が小さい期間にも交流電源から第１のコンデンサに
   電流を流入させる共振回路と；共振による高周波出力を
   負荷に供給する手段と；少なくとも第１のスイッチング
   装置のオン期間を制御して共振電圧を一定化する制御装
   置と；を具備していることを特徴とする電源装置。
4. 【請求項４】制御装置は、第１のスイッチング装置を流
   れる第１のコンデンサの放電電流の積分値が所定値にな
   るように第１のスイッチング装置のオン期間を制御する
   ものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か一記載の電源装置。
5. 【請求項５】制御装置は、第１のスイッチング装置に流
   れる第１のコンデンサの放電電流のピーク値が所定値に
   なるように第１のスイッチング装置のオン期間を制御す
   るものであることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れか一記載の電源装置。
6. 【請求項６】制御装置は、第１および第２のスイッチン
   グ装置を略一定の周波数でオンオフするとともに、第１
   のスイッチング装置に流れる第１のコンデンサの放電電
   流の電流のピーク値が所定値になるように第１のスイッ
   チング装置のオン期間を制御するものであることを特徴
   とする請求項１ないし３のいずれか一記載の電源装置。
7. 【請求項７】制御装置は、第２のスイッチング装置のオ
   ン期間を略一定にするとともに、第１のスイッチング装
   置に流れる第１のコンデンサの放電電流のピーク値が所
   定値になるように第１のスイッチング装置のオン期間を
   制御するものであることを特徴とする請求項１ないし３
   のいずれか一記載の電源装置。
8. 【請求項８】制御装置は、第２のスイッチング装置のオ
   ン期間を脈流電圧に応じて変調するとともに、第１のス
   イッチング装置に流れる第１のコンデンサの放電電流の
   ピーク値が所定値になるように第１のスイッチング装置
   のオン期間を制御するものであることを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれか一記載の電源装置。
9. 【請求項９】制御装置は、第２のスイッチング装置に流
   れる共振電流の初期値が所定値になるように第１のスイ
   ッチング装置のオン期間を制御するものであることを特
   徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の電源装
   置。
10. 【請求項１０】制御装置は、第１および第２のスイッチ
    ング装置両端間の電圧値に応じて、第１のスイッチング
    装置のオン期間を決定する電流値の所定値を変化させる
    ものであることを特徴とする請求項１ないし９のいずれ
    か一記載の電源装置。
11. 【請求項１１】制御装置は、第２のスイッチング装置に
    所定期間電流が流れた後にこのスイッチング装置をオフ
    することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記
    載の電源装置。
12. 【請求項１２】制御装置は、共振電流のピーク部が第２
    のスイッチング装置に流れた所定期間後にこのスイッチ
    ング装置をオフすることを特徴とする請求項１ないし５
    のいずれか一記載記載の電源装置。
13. 【請求項１３】制御装置は、整流装置の入出力電流の少
    なくとも一方が所定期間流れた後に第２のスイッチング
    装置をオフすることを特徴とする請求項１ないし５のい
    ずれか一記載の電源装置。
14. 【請求項１４】制御装置は、第１のコンデンサの両端電
    圧に相当する電圧値に応じて第２のスイッチング装置の
    オン期間を制御するものであることを特徴とする請求項
    １ないし５のいずれか一記載の電源装置。
15. 【請求項１５】制御装置は、交流電圧値に応じて第２の
    スイッチング装置のオン期間を制御するものであること
    を特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の電源
    装置。
16. 【請求項１６】制御装置は、出力回路からの出力に応じ
    て第２のスイッチング装置のオン期間を制御するもので
    あることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記
    載の電源装置。
17. 【請求項１７】制御装置は、第１のスイッチング装置の
    オン期間を所定範囲内に制限するものであることを特徴
    とする請求項１ないし１６のいずれか一記載の電源装置
18. 【請求項１８】制御装置は、第１および第２のスイッチ
    ング装置をオンオフするための高周波信号を出力する発
    振手段と、少なくとも第１のスイッチング装置のオン期
    間を変化可能な制御手段とを具備していることを特徴と
    する請求項１ないし１７のいずれか一記載の電源装置。
19. 【請求項１９】制御装置がＩＣを主体として構成されて
    いることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか一
    記載の電源装置。
20. 【請求項２０】請求項１ないし１９のいずれか一記載の
    電源装置と；電源装置の出力により付勢される放電灯
    と；を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
21. 【請求項２１】照明装置本体と；請求項２０記載の放電
    灯点灯装置と；を具備していることを特徴とする照明装
    置。