JP3555637B2 - Power supply device, discharge lamp lighting device and lighting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源からの入力力率を向上し、入力電流の歪みを低減した電源装置、放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の放電灯点灯装置としては、たとえば特開平5−174986号公報に記載の構成が知られている。
【0003】
この特開平5−174986号公報に記載の構成は、商用交流電源に共振用の共振コイルおよび共振コンデンサを介して接続された全波整流器の出力側に小容量のコンデンサが接続され、この平滑コンデンサの出力側にスイッチング素子を直列に接続したハーフブリッジ型のインバータ回路を接続したものである。
【0004】
そして、高圧側のスイッチング素子のオン期間では、インバータ回路には最初は小容量のコンデンサから給電し、このコンデンサは小容量であるのでまもなく電圧が低下し、このコンデンサの放電後は商用交流電源から電流を流入させる。
【0005】
また、高圧側のスイッチング素子のオフ期間では、流入電流が遮断されて共振コイルおよび共振コンデンサで共振された共振電圧を発生させ、コンデンサにこの共振電流を供給する。
【0006】
そして、商用交流電源からの入力電圧が低い期間においても入力電流を流すようにして、高入力力率と入力電流との低歪み化を図るものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そして、上記特開平5−174986号公報に記載の構成を基礎として、具体的な回路を考えると、公知ではないがたとえば図4に示すような構成が考えられる。
【0008】
図4は従来例に基づき考えられる放電灯点灯装置の回路図で、放電灯点灯装置1は、商用交流電源eにヒューズFを介して、フィルタ回路2を接続し、このフィルタ回路2は、サージ吸収素子TNR1、コンデンサC1、トランスTr1 、インダクタL1、コンデンサC2およびサージ吸収素子TNR2にて構成され、このフィルタ回路2には全波整流回路3が接続され、この全波整流回路3は高速スイッチング性のダイオードD1,D2,D3,D4にて構成されるダイオードブリッジにて構成され、さらに、この全波整流回路3には雑音防止用のコンデンサC3およびコンデンサC4の直列回路が図示しないフレームなどに接続される。
【0009】
また、全波整流回路3に対して並列に、全波整流回路3の出力周波数に対して平滑作用を有する第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2の直列回路が接続され、第1のトランジスタQ1のコレクタ、エミッタ間には環流ダイオードD5が接続され、第2のトランジスタQ2のコレクタ、エミッタ間には環流ダイオードD6およびコンデンサC5の並列回路が接続されている。
【0010】
さらに、全波整流回路3に対して並列に、第1のコンデンサC6および第2のコンデンサC7の直列回路が接続され、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2の接続点と、第1のコンデンサC6および第2のコンデンサC7の接続点との間には、限流インピーダンスとしての機能をも有するリーケージ絶縁型の出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aおよび可飽和リアクタで構成される可飽和変流器CTの入力巻線CTa の直列回路が接続されている。
【0011】
また、第1のトランジスタQ1のベース、エミッタ間にはダイオードD7と抵抗R1との直列回路が接続されるとともに、抵抗R3、可飽和変流器CTの第1の出力巻線CTb 、ダイオードD8およびコンデンサC8の並列回路の直列回路が接続され、コンデンサC8に対して並列に、コンデンサC9、電界効果トランジスタQ3のドレイン、ソースが接続され、ゲート、ソース間に抵抗R4およびコンデンサC11 の並列回路が接続されている。
【0012】
さらに、全波整流回路3の両端子間には、起動回路4が接続されている。この起動回路4は、抵抗R5、抵抗R6およびコンデンサC12 の直列回路を有しており、抵抗R6およびコンデンサC12 の接続点は、コンデンサC12 の電荷を常に放電してダイアックQ4が動作することを防止するダイオードD11 を介して第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2の接続点に接続されるとともに、ダイアックQ4および抵抗R7を有しており、このダイアックQ4は抵抗R7を介して第2のトランジスタQ2のベースに接続されている。なお、ダイオードD11 はコンデンサC12 の電荷を常に放電してダイアックQ4が動作することを防止している。
【0013】
またさらに、第2のトランジスタQ2のベース、エミッタ間には、ダイオードD12 と抵抗R8との直列回路が接続され、抵抗R11 を介して可飽和変流器CTの第2の出力巻線CTc と、ダイオードD13 およびコンデンサC13 の並列回路とが直列に接続されている。
【0014】
また、全波整流回路3の両端子間には、5つの抵抗R12 ,R14 ,R15 ,R16 が直列に接続され、抵抗R14 ,R15 ,R16 の直列回路に対して並列にコンデンサC15 が接続されている。さらに、このコンデンサC15 に対して並列に、トランジスタQ5のエミッタ、コレクタおよびコンデンサC16 が接続され、このトランジスタQ5のベースはツェナダイオードZD11を介して全波整流回路3の負極に接続されている。また、トランジスタQ5のコレクタおよびコンデンサC16 の接続点は、抵抗R14 およびダイオードD15 を介して電界効果トランジスタQ3のゲートに接続されている。
【0015】
さらに、全波整流回路3の両端子間には、抵抗R18 ,R20 ,R21 およびダイオードD16 の直列回路が接続され、抵抗R20 、ダイオードD16 および抵抗R21 に対して並列にコンデンサC17 が接続されている。また、抵抗R20 およびダイオードD16 の接続点にはトランジスタQ6のベースが接続され、トランジスタQ6のコレクタは抵抗R22 を介して抵抗R15 に接続され、トランジスタQ6のエミッタは抵抗R23 を介して全波整流回路3の負極に接続され、抵抗R23 を介したトランジスタQ6のエミッタ、コレクタ間にはコンデンサC18 が接続されている。さらに、トランジスタQ6のコレクタおよび抵抗R22 の接続点には、抵抗R24 を介して電界効果トランジスタQ7が接続され、この電界効果トランジスタQ7のドレインは抵抗R25 およびコンデンサC19 の直列回路を介して第2の出力巻線CTc およびコンデンサC13 の接続点に接続され、ソースは全波整流回路3の負極に接続されている。
【0016】
一方、出力回路となる出力トランスTr2 の二次巻線Tr2bは負荷としての蛍光ランプFL1 のフィラメントFL1aおよび蛍光ランプFL2 のフィラメントFL2bに接続されている。また、蛍光ランプFL1 のフィラメントFL1bおよび蛍光ランプFL2 のフィラメントFL2aにはトランスTr1 のフィラメント巻線Tr2cが接続されている。そして、蛍光ランプFL1 のフィラメントFL1aおよびフィラメントFL2b間には始動用のコンデンサC22 が接続され、出力トランスTr2 のフィラメント巻線Tr2cには、蛍光ランプFL1 のフィラメントFL1bおよび蛍光ランプFL2 のフィラメントFL2aが接続されている。
【0017】
次に、上記電源装置の回路の動作について説明する。
【0018】
まず、電源を投入すると、全波整流回路3の出力電圧が抵抗R5および抵抗R6を介してコンデンサC12 を充電する。そして、このコンデンサC12 の充電電圧がダイアックQ4のブレークオーバ電圧を越えると、コンデンサC12 の充電電荷がダイアックQ4および抵抗R7を通して放電して、トランジスタQ2のベースに対して起動トリガ信号としてのベース電流が供給され、トランジスタQ2がオンする。このように、第2のトランジスタQ2がオンすることにより、全波整流回路3の正極出力端子、第1のコンデンサC6、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、第2のトランジスタQ2のコレクタ、エミッタおよび全波整流回路3の負極出力端子の経路で電流が流れる。そして、第1のコンデンサC6が充電され、可飽和変流器CTの第1の出力巻線CTb および第2の出力巻線CTc に逆極性の電圧が現れ、可飽和変流器CTが飽和すると、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2のオンオフが反転する。
【0019】
すなわち、第2のトランジスタQ2がオフすると、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aに蓄えたエネルギーで電流が、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、ダイオードD5、第1のコンデンサC1および出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの経路で流れる。その後、第1のトランジスタQ1のオンにともない、第1のコンデンサC6に蓄積されていた電荷が、第1のコンデンサC1、第1のトランジスタQ1のコレクタ、エミッタ、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aおよび第1のコンデンサC6の経路で流れる。
【0020】
そして、可飽和変流器CTの飽和により第1のトランジスタQ1がオフすると、ダイオードD6がオンして、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aと第2のコンデンサC7とが直列共振し、共振電流が出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、第2のコンデンサC7、ダイオードD6、可飽和変流器CTの入力巻線CTa および出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの経路で流れる。その後、第2のトランジスタQ2のオンにともない、共振電流が極性反転して逆向きになる。すなわち、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、第2のトランジスタQ2のコレクタ、エミッタ、第2のコンデンサC7、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの経路で流れる。また、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aと第2のコンデンサC7による共振電流が流れる帰還における共振電圧は、共振回路の抵抗成分が小さいので、全波整流回路3の整流された脈流電圧より大きく、すなわち昇圧される。
【0021】
そして、共振電圧が低下して、第2のコンデンサC7および第1のコンデンサC6の両端電圧も低下するから、全波整流回路3の正極、第1のコンデンサC1、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、第2のトランジスタQ2および全波整流回路3の負極に流れる。
【0022】
次に、第2のトランジスタQ2がオフすると、ダイオードD5がオンして出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの蓄積エネルギにより、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、ダイオードD5、第1のコンデンサC1および出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aに電流が流れ、この動作を繰り返す。
【0023】
以上のようにして、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aに数10kHz程度の高周波電流が流れ、二次巻線Tr2bに接続された蛍光ランプFL1 および蛍光ランプFL2 が点灯される。
【0024】
ここで、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2が自励に入った後は、電源周波数よりはるかに高い数10kHz程度の高い周波数で第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2が交互にオン、オフして、第2のトランジスタQ2がオンすると、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2の接続点の電位は、基準電位に低下するので、全波整流回路3の出力電圧がコンデンサC12 に充電されようとしてもコンデンサC12 の充電電荷はダイオードD11 を通して放電されてしまい、ダイアックQ4のブレークオーバ電圧を越えられなくなるために、再び第2のトランジスタQ2のベースに対して起動トリガ信号が入力されることはない。つまり、第2のトランジスタQ2が一旦オンすると、抵抗R5および抵抗R6とコンデンサC12 の充電時定数よりも、高周波数スイッチングによるダイオードD11 を通して放電の方が速くおこなわれるので、コンデンサC12 の充電電荷による第2のトランジスタQ2への起動トリガ信号は供給されない。
【0025】
また、蛍光ランプFL1 ,FL2 の予熱時にはコンデンサC15 が充電されていないため、トランジスタQ5はオフ状態で電界効果トランジスタQ3もオフ状態であり、コンデンサC8に対してコンデンサC9が接続されず見掛上合成容量が小さいので、第1のトランジスタQ1のオン時間が短く、出力トランスTr2 の二次巻線Tr2bに誘起される電圧も低く、蛍光ランプFL1 ,FL2 のフィラメントFL1a,FL1b,FL2a,FL2bを予熱する。
【0026】
そして、たとえば電圧変動などにより電源電圧が低下した場合には、トランジスタQ6のコレクタ、エミッタ間の電流を減少させ、電界効果トランジスタQ7のドレイン、ソース間の抵抗値を低下させて、コンデンサC13 およびコンデンサC19 の合成容量を増加させ、第2のトランジスタQ2のオン時間を長くし、出力電圧を相対的に増加させる。
【0027】
反対に、電源電圧が低下した場合には、トランジスタQ6のコレクタ、エミッタ間電流を減少させ、電界効果トランジスタQ7のドレイン、ソース間の抵抗値を増加させて、コンデンサC13 およびコンデンサC19 の合成容量を減少させ、第2のトランジスタQ2のオン時間を短くし、出力電圧を相対的に減少させる。
【0028】
したがって、電圧変動により電圧が変動しても、出力電圧を一定に保つことができる。
【0029】
ところが、上記図4に示す電源装置において、電源瞬時停電などの理由により発振が突然停止した場合には、全波整流回路3の正極の電位をVDC、ダイオードD11のカソード電位をVDC−VC1、ダイオードD11の順方向電圧降下をVD11とすると、コンデンサC12の電位はVDC−VC1−VD12となる。ここで、ダイアックQ4のブレークオーバ電圧をVTHとすると、VTH>VDC−VC1−VD12の関係が成立する期間は、ダイアックQ4により起動トリガ信号が入らなくなり、起動不可能となる。つまり、コンデンサC6の充電電荷が放電するまでの数秒間は、電源を再度投入しても起動しない。
【0030】
たとえば商用交流電源eが200Vであるとし、ダイアックQ4のブレークオーバ電圧VTHを30Vとすると、全波整流回路3からの全波整流電圧の波高値は約280Vとなり、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2が発振動作しているときには、第1のコンデンサC6の充電電圧は最高で200V×1.4=280Vになる。ここで、第1のコンデンサC6の充電電圧がたとえば260Vになったときに、電源が異常となり発振を停止した場合、ダイオードD11の順方向降下電圧VD11は、通常0.6Vであるので、コンデンサC12の充電電位は最大でも280V−260V=20V程度に抑えられる。したがって、コンデンサC12の電位は、ダイアックQ4のブレークオーバ電圧30Vを越えることができず、第1のコンデンサC6の充電電圧が240Vまで放電するまでの期間は、第2のトランジスタQ2に対して起動トリガ信号を供給できなくなる問題を有している。
【0031】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、再発振が可能な電源装置、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。
【0032】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の電源装置は、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手段と;互いに直列的に接続され交互にオン、オフして整流手段の出力を整流手段の出力より高い周波数でスイッチングする一対のスイッチング手段と;第1のスイッチング手段に対して並列的に設けられ、第2のスイッチング手段のオン期間に第2のスイッチング手段を介して整流手段の出力により充電され、整流手段の出力周波数成分に対して平滑作用を行なうとともに、第1のスイッチング手段のオン期間に充電電荷を第1のスイッチング手段を介して放電する第1のコンデンサと;第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段の接続点と第1のコンデンサとの間に介挿され第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のスイッチング手段および第2のスイッチング手段のオン、オフに応じてインダクタとともに共振する第2のコンデンサと;整流手段の出力により充電される容量手段を有しこの容量手段の電圧が所定値以上になると第2のスイッチング手段を動作させる起動回路と;この起動回路が第1のスイッチング手段をオンすると容量手段の電荷を第1のスイッチング手段を介さないで放電させる放電手段とを具備したもので、第1のコンデンサにより、整流手段の非平滑直流電圧を平滑化し、第2のコンデンサおよびインダクタの共振回路により発生した共振電圧により、第1のコンデンサの電圧を一対のスイッチング手段のスイッチングの一周期中に整流手段で整流された非平滑直流電圧より低くしようとし、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低減させ、さらに、整流手段の出力により充電される容量手段を有しこの容量手段の電圧が所定値以上になると第1のスイッチング手段をオンするとともに、放電手段で容量手段を放電するため、確実に再起動する。
【0033】
請求項2記載の電源装置は、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手段と;互いに直列的に接続され交互にオン、オフして整流手段の出力を整流手段の出力より高い周波数でスイッチングする一対のスイッチング手段と;第1のスイッチング手段に対して並列的に設けられ、第2のスイッチング手段のオン期間に第2のスイッチング手段を介して整流手段の出力により充電され、整流手段の出力周波数に対して平滑作用を行なうとともに、第1のスイッチング手段のオン期間に充電電荷を第1のスイッチング手段を介して放電する第1のコンデンサと;第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段の接続点と第1のコンデンサとの間に介挿され第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のスイッチング手段および第2のスイッチング手段のオン、オフに応じてインダクタとともに共振する第2のコンデンサと;整流手段の出力により充電される容量手段、動作時に容量手段の電荷を放電させるダイオード、および、ダイオードに対して直列に接続されたインピーダンス手段を有し、容量手段の電圧が所定値以上になるといずれか第1のスイッチング手段を動作させる起動回路とを具備したもので、第1のコンデンサにより、整流手段の非平滑直流電圧を平滑化し、第2のコンデンサおよびインダクタの共振回路により発生した共振電圧により、第1のコンデンサの電圧を一対のスイッチング手段のスイッチングの一周期中に整流手段で整流された非平滑直流電圧より低くしようとし、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低減させ、さらに、整流手段の出力により充電される容量手段を有しこの容量手段の電圧が所定値以上になると第1のスイッチング手段をオンするとともに、通常の発振時にはインピーダンス手段を介してダイオードにより容量手段への電流をバイパスし、容量手段に電荷が蓄えられている場合にも確実に再起動する。
【0034】
請求項3記載の放電灯点灯装置は、請求項1および2記載の電源装置と;この電源装置により付勢点灯される放電ランプとを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【0035】
請求項4記載の照明装置は、請求項3記載の放電灯点灯装置と;この放電灯点灯装置が設けられる器具本体とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【0036】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の照明装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【0037】
図2は照明装置の外観を示す斜視図で、この図2に示すように照明器具本体11の両端には2対のソケット12が設けられ、これらソケット12間には放電ランプFL1 ,FL2 が取り付けられ、これら放電ランプFL1 ,FL2 間には反射板13が取り付けられており、放電灯点灯装置1が内蔵されている。
【0038】
図1は放電灯点灯装置を示す回路図で、この図1に示す放電灯点灯装置1は、図4に示す放電灯点灯装置において、ダイオードD11 を取り除き、容量手段としてのコンデンサC12 の両端に放電手段としてのトランジスタQ8のコレクタ、エミッタを接続し、このトランジスタQ8のベースに抵抗R7および第2の出力巻線CTc に接続したものである。
【0039】
次に、この実施の形態の動作について説明する。
【0040】
まず、電源を投入すると、整流手段としての全波整流回路3の出力電圧が抵抗R5および抵抗R6を介してコンデンサC12 を充電する。そして、このコンデンサC12 の充電電圧がダイアックQ4のブレークオーバ電圧を越えると、コンデンサC12 の充電電荷がダイアックQ4および抵抗R7を通して放電して、トランジスタQ2のベースに対して起動トリガ信号としてのベース電流が供給され、トランジスタQ2がオンする。このように、第2のトランジスタQ2がオンすることにより、全波整流回路3の正極出力端子、第1のコンデンサC6、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、第2のトランジスタQ2のコレクタ、エミッタおよび全波整流回路3の負極出力端子の経路で電流が流れる。そして、第1のコンデンサC6が充電され、可飽和変流器CTの出力巻線CTb および出力巻線CTc に逆極性の電圧が現れ、可飽和変流器CTが飽和すると、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2のオンオフが反転する。
【0041】
すなわち、第2のトランジスタQ2がオフすると、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aに蓄えたエネルギーで電流が、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、ダイオードD5、第1のコンデンサC1および出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの経路で流れる。その後、第1のトランジスタQ1のオンにともない、第1のコンデンサC6に蓄積されていた電荷が、第1のコンデンサC1、第1のトランジスタQ1のコレクタ、エミッタ、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aおよび第1のコンデンサC6の経路で流れる。
【0042】
そして、可飽和変流器CTの飽和により第1のトランジスタQ1がオフすると、ダイオードD6がオンして、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aと第2のコンデンサC7とが直列共振し、共振電流が出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、第2のコンデンサC7、ダイオードD6、可飽和変流器CTの入力巻線CTa および出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの経路で流れる。その後、第2のトランジスタQ2のオンにともない、共振電流が極性反転して逆向きになる。すなわち、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、第2のトランジスタQ2のコレクタ、エミッタ、第2のコンデンサC7、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの経路で流れる。また、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aと第2のコンデンサC7による共振電流が流れる帰還における共振電圧は、共振回路の抵抗成分が小さいので、全波整流回路3の整流された脈流電圧より大きく、すなわち昇圧される。また、共振電圧が力率改善電流となり、低歪み化を図ることができる。
【0043】
そして、共振電圧が低下して、第2のコンデンサC7および第1のコンデンサC6の両端電圧も低下するから、全波整流回路3の正極、第1のコンデンサC1、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、可飽和変流器CTの入力巻線CTa 、第2のトランジスタQ2および全波整流回路3の負極に流れる。
【0044】
次に、第2のトランジスタQ2がオフすると、ダイオードD5がオンして出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aの蓄積エネルギにより、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2a、ダイオードD5、第1のコンデンサC1および出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aに電流が流れ、この動作を繰り返す。
【0045】
以上のようにして、出力トランスTr2 の一次巻線Tr2aに数10kHz程度の高周波電流が流れ、二次巻線Tr2bに接続された蛍光ランプFL1 および蛍光ランプFL2 が点灯される。
【0046】
ここで、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2が自励に入った後は、電源周波数よりはるかに高い数10kHz程度の高い周波数で第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2が交互にオン、オフして、第2のトランジスタQ2がオンすると、第1のトランジスタQ1および第2のトランジスタQ2の接続点の電位は、基準電位に低下する。
【0047】
しかしながら、ダイアックQ4がオンされないためトランジスタQ8がオフ状態を維持し、全波整流回路3の出力電圧がコンデンサC12 に充電されるため、コンデンサC12 の電圧が上昇してダイアックQ4のブレークオーバ電圧を越えるために、第2のトランジスタQ2のベースに対して起動トリガ信号が入力される。つまり、ダイアックQ4がオンするまで、コンデンサC12 は充電されるため、コンデンサC12 の充電電荷により再起動後容易に第2のトランジスタQ2に起動トリガ信号が供給される。
【0048】
したがって、電源を再投入した後も、容易に起動を再開することができる。
【0049】
また、蛍光ランプFL1 ,FL2 の予熱時にはコンデンサC15 が充電されていないため、トランジスタQ5はオフ状態で電界効果トランジスタQ3もオフ状態であり、コンデンサC8に対してコンデンサC9が接続されず見掛上合成容量が小さいので、第1のトランジスタQ1のオン時間が短く、出力トランスTr2 の二次巻線Tr2bに誘起される電圧も低く、蛍光ランプFL1 ,FL2 のフィラメントFL1a,FL1b,FL2a,FL2bを予熱する。
【0050】
そして、たとえば電圧変動などにより電源電圧が低下した場合には、トランジスタQ6のコレクタ、エミッタ間の電流を減少させ、電界効果トランジスタQ7のドレイン、ソース間の抵抗値を低下させて、コンデンサC13 およびコンデンサC19 の合成容量を増加させ、第2のトランジスタQ2のオン時間を長くし、出力電圧を相対的に増加させる。
【0051】
反対に、電源電圧が低下した場合には、トランジスタQ6のコレクタ、エミッタ間電流を減少させ、電界効果トランジスタQ7のドレイン、ソース間の抵抗値を増加させて、コンデンサC13 およびコンデンサC19 の合成容量を減少させ、第2のトランジスタQ2のオン時間を短くし、出力電圧を相対的に減少させる。
【0052】
したがって、電圧変動により電圧が変動しても、出力電圧を一定に保つことができる。
【0053】
次に、他の実施の形態について、図3を参照して説明する。
【0054】
この図3は他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図で、この実施の形態は、図1に示す実施の形態において、第2のトランジスタQ8に代えて、コンデンサC12 および第2のトランジスタQ2のコレクタ間に、ダイオードD11 に直列にインピーダンス手段としての抵抗R31 を接続したものである。
【0055】
そして、コンデンサC12 の充電時のコンデンサC12 と抵抗R5および抵抗R6との時定数を、コンデンサC12 の放電時のコンデンサC12 と抵抗R31 との時定数より大きくし、通常動作時の誤動作を防止するとともに、コンデンサC6に電圧が残っている場合にも、ダイアックQ4のブレークオーバ電圧を確実に越えさせ、コンデンサC12 に電荷が蓄積されても再起動を確実にする。
【0056】
なお、いずれの実施の形態においても、第1のトランジスタおよび第2のトランジスタは、バイポーラ型のトランジスタに限らず、MOS型電界効果トランジスタあるいはIGBTなどを用いても同様の効果を得ることができる。そして、電界効果トランジスタを用いた場合には電界効果トランジスタ自体の寄生ダイオードにより還流ダイオードの動作を行なうので、環流ダイオードは不要になる。
【0057】
また、絶縁型のトランスを用いる場合に限らず、インダクタに直結型のものを用いても同様である。
【0058】
【発明の効果】
請求項1記載の電源装置によれば、整流手段の出力により充電される容量手段を有しこの容量手段の電圧が所定値以上になると第1のスイッチング手段をオンするとともに、放電手段で容量手段を放電するため、確実に再起動できる。
【0059】
請求項2記載の電源装置によれば、通常の発振時にはインピーダンス手段を介してダイオードにより容量手段への電流をバイパスし、容量手段に電荷が蓄えられている場合にも確実に再起動できる。
【0060】
請求項3記載の放電灯点灯装置によれば、請求項1および2記載の電源装置により付勢点灯される放電ランプとを具備したので、それぞれの効果を奏する。
【0061】
請求項4記載の照明装置によれば、請求項3記載の放電灯点灯装置が設けられる器具本体とを具備したので、それぞれの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電灯点灯装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図2】同上照明装置を示す斜視図である。
【図3】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図4】従来例から考えられる放電灯点灯装置を示す回路図である。
【符号の説明】
1 放電灯点灯装置
3 整流手段としての全波整流回路
4 起動回路
11 照明器具本体
C6 第1のコンデンサ
C7 第2のコンデンサ
e 商用交流電源
FL1 ,FL2 放電ランプとしての蛍光ランプ
Q1,Q2 スイッチング手段としてのトランジスタ
Q8 放電手段としてのトランジスタ
R31 インピーダンス手段としての抵抗
Tr2 インダクタとしてのトランス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power supply device, a discharge lamp lighting device, and a lighting device in which an input power factor from an AC power supply is improved and distortion of an input current is reduced.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a discharge lamp lighting device of this type, a configuration described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-174986 is known.
[0003]
In the configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 5-174948, a small-capacity capacitor is connected to the output side of a full-wave rectifier connected to a commercial AC power supply via a resonance coil and a resonance capacitor for resonance. Is connected to a half-bridge type inverter circuit in which switching elements are connected in series.
[0004]
Then, during the ON period of the high-voltage side switching element, the inverter circuit is initially supplied with power from a small-capacity capacitor, and since this capacitor has a small capacity, the voltage soon drops, and after discharging this capacitor, the commercial AC power supply Apply current.
[0005]
In the off period of the switching element on the high voltage side, the inflow current is cut off to generate a resonance voltage resonated by the resonance coil and the resonance capacitor, and the resonance current is supplied to the capacitor.
[0006]
Then, the input current is made to flow even during a period in which the input voltage from the commercial AC power supply is low, so that a high input power factor and a low distortion of the input current are achieved.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Then, considering a specific circuit based on the configuration described in JP-A-5-174986, for example, a configuration as shown in FIG.
[0008]
FIG. 4 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device that can be considered based on the conventional example. In the discharge
[0009]
A series circuit of a first transistor Q1 and a second transistor Q2 having a smoothing action on the output frequency of the full-
[0010]
Furthermore, a series circuit of a first capacitor C6 and a second capacitor C7 is connected in parallel with the full-
[0011]
A series circuit of a diode D7 and a resistor R1 is connected between the base and the emitter of the first transistor Q1, and a resistor R3, a first output winding CTb of the saturable current transformer CT, a diode D8, A series circuit of a parallel circuit of a capacitor C8 is connected, a capacitor C9, a drain and a source of a field effect transistor Q3 are connected in parallel with the capacitor C8, and a parallel circuit of a resistor R4 and a capacitor C11 is connected between a gate and a source. Have been.
[0012]
Further, a
[0013]
Furthermore, a series circuit of a diode D12 and a resistor R8 is connected between the base and the emitter of the second transistor Q2, and a second output winding CTc of the saturable current transformer CT is connected via a resistor R11. A diode D13 and a parallel circuit of a capacitor C13 are connected in series.
[0014]
Further, between the two terminals of the full-
[0015]
Further, a series circuit of resistors R18, R20, R21 and a diode D16 is connected between both terminals of the full-
[0016]
On the other hand, the secondary winding Tr2b of the output transformer Tr2 as an output circuit is connected to the filament FL1a of the fluorescent lamp FL1 and the filament FL2b of the fluorescent lamp FL2 as loads. The filament winding Tr2c of the transformer Tr1 is connected to the filament FL1b of the fluorescent lamp FL1 and the filament FL2a of the fluorescent lamp FL2. The starting capacitor C22 is connected between the filament FL1a and the filament FL2b of the fluorescent lamp FL1, and the filament FL1b of the fluorescent lamp FL1 and the filament FL2a of the fluorescent lamp FL2 are connected to the filament winding Tr2c of the output transformer Tr2. ing.
[0017]
Next, the operation of the circuit of the power supply device will be described.
[0018]
First, when the power is turned on, the output voltage of the full-
[0019]
That is, when the second transistor Q2 is turned off, the current is stored in the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 by the energy stored in the primary winding Tr2a, the input winding CTa of the saturable current transformer CT, and the diode D5. , Flows through the path of the first capacitor C1 and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. Thereafter, when the first transistor Q1 is turned on, the electric charge stored in the first capacitor C6 is transferred to the first capacitor C1, the collector and the emitter of the first transistor Q1, and the input winding of the saturable current transformer CT. The line CTa flows through the path of the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 and the first capacitor C6.
[0020]
When the first transistor Q1 turns off due to the saturation of the saturable current transformer CT, the diode D6 turns on, and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 and the second capacitor C7 resonate in series, and the resonance current decreases. The current flows through the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, the second capacitor C7, the diode D6, the input winding CTa of the saturable current transformer CT, and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. Thereafter, when the second transistor Q2 is turned on, the polarity of the resonance current is reversed and the resonance current is reversed. That is, the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, the input winding CTa of the saturable current transformer CT, the collector and emitter of the second transistor Q2, the second capacitor C7, and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. Flows. Further, the resonance voltage in the feedback in which the resonance current flows through the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 and the second capacitor C7 is larger than the rectified pulsating voltage of the full-
[0021]
Then, since the resonance voltage decreases and the voltage between both ends of the second capacitor C7 and the first capacitor C6 also decreases, the positive electrode of the full-
[0022]
Next, when the second transistor Q2 is turned off, the diode D5 is turned on and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, the diode D5, the first capacitor C1, and the output are stored by the energy stored in the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. A current flows through the primary winding Tr2a of the transformer Tr2, and this operation is repeated.
[0023]
As described above, a high-frequency current of about several tens of kHz flows through the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, and the fluorescent lamps FL1 and FL2 connected to the secondary winding Tr2b are turned on.
[0024]
Here, after the first transistor Q1 and the second transistor Q2 enter self-excitation, the first transistor Q1 and the second transistor Q2 alternately at a high frequency of about several tens kHz, which is much higher than the power supply frequency. When the second transistor Q2 is turned on by turning on and off, the potential at the connection point between the first transistor Q1 and the second transistor Q2 drops to the reference potential, so that the output voltage of the full-
[0025]
When the fluorescent lamps FL1 and FL2 are preheated, the capacitor C15 is not charged, so that the transistor Q5 is off and the field-effect transistor Q3 is off, and the capacitor C9 is not connected to the capacitor C8, so that the capacitor C8 is apparently synthesized. Since the capacitance is small, the ON time of the first transistor Q1 is short, the voltage induced in the secondary winding Tr2b of the output transformer Tr2 is low, and the filaments FL1a, FL1b, FL2a, FL2b of the fluorescent lamps FL1, FL2 are preheated. .
[0026]
When the power supply voltage decreases due to, for example, a voltage fluctuation, the current between the collector and the emitter of the transistor Q6 is reduced, and the resistance between the drain and the source of the field effect transistor Q7 is reduced. The combined capacitance of C19 is increased, the on-time of the second transistor Q2 is lengthened, and the output voltage is relatively increased.
[0027]
Conversely, when the power supply voltage decreases, the current between the collector and the emitter of the transistor Q6 is reduced, the resistance between the drain and the source of the field effect transistor Q7 is increased, and the combined capacitance of the capacitor C13 and the capacitor C19 is increased. The on-time of the second transistor Q2 is reduced, and the output voltage is relatively reduced.
[0028]
Therefore, even if the voltage fluctuates due to the voltage fluctuation, the output voltage can be kept constant.
[0029]
However, in the power supply device shown in FIG. 4, when the oscillation is suddenly stopped due to a momentary power failure or the like, the potential of the positive electrode of the full-
[0030]
For example, assuming that the commercial AC power supply e is 200 V and the breakover voltage VTH of the diac Q4 is 30 V, the peak value of the full-wave rectified voltage from the full-
[0031]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a power supply device, a discharge lamp lighting device, and a lighting device capable of re-oscillation.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
A power supply device according to
[0033]
A power supply device according to
[0034]
A discharge lamp lighting device according to a third aspect includes the power supply device according to the first and second aspects and a discharge lamp energized and lit by the power supply device, and has respective functions.
[0035]
A lighting device according to a fourth aspect of the present invention includes the discharge lamp lighting device according to the third aspect and a fixture main body provided with the discharge lamp lighting device.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a lighting device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0037]
FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the lighting device. As shown in FIG. 2, two pairs of
[0038]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device. In the discharge
[0039]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0040]
First, when the power is turned on, the output voltage of the full-
[0041]
That is, when the second transistor Q2 is turned off, the current is stored in the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 by the energy stored in the primary winding Tr2a, the input winding CTa of the saturable current transformer CT, and the diode D5. , Flows through the path of the first capacitor C1 and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. Thereafter, when the first transistor Q1 is turned on, the electric charge stored in the first capacitor C6 is transferred to the first capacitor C1, the collector and the emitter of the first transistor Q1, and the input winding of the saturable current transformer CT. The line CTa flows through the path of the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 and the first capacitor C6.
[0042]
When the first transistor Q1 turns off due to the saturation of the saturable current transformer CT, the diode D6 turns on, and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 and the second capacitor C7 resonate in series, and the resonance current decreases. The current flows through the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, the second capacitor C7, the diode D6, the input winding CTa of the saturable current transformer CT, and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. Thereafter, when the second transistor Q2 is turned on, the polarity of the resonance current is reversed and the resonance current is reversed. That is, the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, the input winding CTa of the saturable current transformer CT, the collector and emitter of the second transistor Q2, the second capacitor C7, and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. Flows. Further, the resonance voltage in the feedback in which the resonance current flows through the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2 and the second capacitor C7 is larger than the rectified pulsating voltage of the full-
[0043]
Then, since the resonance voltage decreases and the voltage between both ends of the second capacitor C7 and the first capacitor C6 also decreases, the positive electrode of the full-
[0044]
Next, when the second transistor Q2 is turned off, the diode D5 is turned on and the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, the diode D5, the first capacitor C1, and the output are stored by the energy stored in the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2. A current flows through the primary winding Tr2a of the transformer Tr2, and this operation is repeated.
[0045]
As described above, a high-frequency current of about several tens of kHz flows through the primary winding Tr2a of the output transformer Tr2, and the fluorescent lamps FL1 and FL2 connected to the secondary winding Tr2b are turned on.
[0046]
Here, after the first transistor Q1 and the second transistor Q2 enter self-excitation, the first transistor Q1 and the second transistor Q2 alternately at a high frequency of about several tens kHz, which is much higher than the power supply frequency. When the second transistor Q2 is turned on by turning on and off, the potential at the connection point between the first transistor Q1 and the second transistor Q2 drops to the reference potential.
[0047]
However, since the diac Q4 is not turned on, the transistor Q8 maintains the off state, and the output voltage of the full-
[0048]
Therefore, even after the power is turned on again, the start can be easily restarted.
[0049]
When the fluorescent lamps FL1 and FL2 are preheated, the capacitor C15 is not charged, so that the transistor Q5 is off and the field-effect transistor Q3 is off, and the capacitor C9 is not connected to the capacitor C8, so that the capacitor C8 is apparently synthesized. Since the capacitance is small, the ON time of the first transistor Q1 is short, the voltage induced in the secondary winding Tr2b of the output transformer Tr2 is low, and the filaments FL1a, FL1b, FL2a, FL2b of the fluorescent lamps FL1, FL2 are preheated. .
[0050]
When the power supply voltage decreases due to, for example, a voltage fluctuation, the current between the collector and the emitter of the transistor Q6 is reduced, and the resistance between the drain and the source of the field effect transistor Q7 is reduced. The combined capacitance of C19 is increased, the on-time of the second transistor Q2 is lengthened, and the output voltage is relatively increased.
[0051]
Conversely, when the power supply voltage decreases, the current between the collector and the emitter of the transistor Q6 is reduced, the resistance between the drain and the source of the field effect transistor Q7 is increased, and the combined capacitance of the capacitor C13 and the capacitor C19 is increased. The on-time of the second transistor Q2 is reduced, and the output voltage is relatively reduced.
[0052]
Therefore, even if the voltage fluctuates due to the voltage fluctuation, the output voltage can be kept constant.
[0053]
Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
[0054]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to another embodiment. This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a capacitor C12 and a second A resistor R31 as an impedance means is connected between the collector of the transistor Q2 and the diode D11 in series.
[0055]
The time constant of the capacitor C12 and the resistor R5 and the resistor R6 when charging the capacitor C12 is made larger than the time constant between the capacitor C12 and the resistor R31 when the capacitor C12 is discharged, thereby preventing malfunction during normal operation. Even when a voltage remains in the capacitor C6, the breakover voltage of the diac Q4 is reliably exceeded, and restarting is ensured even if electric charge is accumulated in the capacitor C12.
[0056]
Note that, in any of the embodiments, the first transistor and the second transistor are not limited to bipolar transistors, and a similar effect can be obtained by using a MOS field effect transistor or an IGBT. When a field-effect transistor is used, the freewheeling diode is not required because the freewheeling diode operates by the parasitic diode of the field-effect transistor itself.
[0057]
The same is true not only when an insulation type transformer is used but also when a direct connection type inductor is used.
[0058]
【The invention's effect】
According to the power supply device of the first aspect, there is provided a capacitor which is charged by the output of the rectifier. Is discharged, so that restart can be surely performed.
[0059]
According to the power supply device of the second aspect, at the time of normal oscillation, the current to the capacitance means is bypassed by the diode via the impedance means, and the restart can be reliably performed even when the electric charge is stored in the capacitance means.
[0060]
According to the discharge lamp lighting device of the third aspect, the discharge lamp energized and lit by the power supply device of the first and second aspects is provided.
[0061]
According to the illuminating device of the fourth aspect, since it has the fixture body provided with the discharge lamp lighting device of the third aspect, the respective effects are exhibited.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing the lighting device;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device that can be considered from a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Discharge lamp lighting device
3 Full-wave rectifier circuit as rectifier
4 Start circuit
11 Lighting fixture body
C6 First capacitor
C7 Second capacitor
e Commercial AC power supply
FL1, FL2 Fluorescent lamps as discharge lamps
Q1, Q2 Transistor as switching means
Q8 Transistor as discharge means
R31 Resistance as impedance means
Transformer as Tr2 inductor
Claims (4)
互いに直列的に接続され交互にオン、オフして整流手段の出力を整流手段の出力より高い周波数でスイッチングする一対のスイッチング手段と;
第1のスイッチング手段に対して並列的に設けられ、第2のスイッチング手段のオン期間に第2のスイッチング手段を介して整流手段の出力により充電され、整流手段の出力周波数成分に対して平滑作用を行なうとともに、第1のスイッチング手段のオン期間に充電電荷を第1のスイッチング手段を介して放電する第1のコンデンサと;
第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段の接続点と第1のコンデンサとの間に介挿され第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のスイッチング手段および第2のスイッチング手段のオン、オフに応じてインダクタとともに共振する第2のコンデンサと;
整流手段の出力により充電される容量手段を有しこの容量手段の電圧が所定値以上になると第2のスイッチング手段を動作させる起動回路と;
この起動回路が第1のスイッチング手段をオンすると容量手段の電荷を第1のスイッチング手段を介さないで放電させる放電手段と;
を具備したことを特徴とする電源装置。Rectifying means for rectifying the output voltage of the AC power supply and outputting a non-smoothed DC voltage;
A pair of switching means connected in series and alternately turned on and off to switch the output of the rectifying means at a higher frequency than the output of the rectifying means;
It is provided in parallel with the first switching means, is charged by the output of the rectification means via the second switching means during the ON period of the second switching means, and smoothes the output frequency component of the rectification means. And a first capacitor for discharging the charge through the first switching means during the ON period of the first switching means;
An inductor interposed between the connection point of the first switching means and the second switching means and the first capacitor, and passing a charge / discharge current of the first capacitor;
A second capacitor that resonates with the inductor in response to turning on and off of the first switching means and the second switching means;
An activation circuit having capacitance means charged by the output of the rectifying means and activating the second switching means when the voltage of the capacitance means becomes a predetermined value or more;
Discharging means for discharging the electric charge of the capacitance means without passing through the first switching means when the starting circuit turns on the first switching means;
A power supply device comprising:
互いに直列的に接続され交互にオン、オフして整流手段の出力を整流手段の出力より高い周波数でスイッチングする一対のスイッチング手段と;
第1のスイッチング手段に対して並列的に設けられ、第2のスイッチング手段のオン期間に第2のスイッチング手段を介して整流手段の出力により充電され、整流手段の出力周波数に対して平滑作用を行なうとともに、第1のスイッチング手段のオン期間に充電電荷を第1のスイッチング手段を介して放電する第1のコンデンサと;
第1のスイッチング手段および第2のスイッチング手段の接続点と第1のコンデンサとの間に介挿され第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のスイッチング手段および第2のスイッチング手段のオン、オフに応じてインダクタとともに共振する第2のコンデンサと;
整流手段の出力により充電される容量手段、動作時に容量手段の電荷を放電させるダイオード、および、ダイオードに対して直列に接続されたインピーダンス手段を有し、容量手段の電圧が所定値以上になるといずれか第1のスイッチング手段を動作させる起動回路と;
を具備したことを特徴とする電源装置。Rectifying means for rectifying the output voltage of the AC power supply and outputting a non-smoothed DC voltage;
A pair of switching means connected in series and alternately turned on and off to switch the output of the rectifying means at a higher frequency than the output of the rectifying means;
It is provided in parallel with the first switching means, is charged by the output of the rectification means via the second switching means during the ON period of the second switching means, and has a smoothing effect on the output frequency of the rectification means. A first capacitor for performing charging and discharging the charge through the first switching means during an ON period of the first switching means;
An inductor interposed between the connection point of the first switching means and the second switching means and the first capacitor, and passing a charge / discharge current of the first capacitor;
A second capacitor that resonates with the inductor in response to turning on and off of the first switching means and the second switching means;
A capacitor that is charged by the output of the rectifier, a diode that discharges the charge of the capacitor during operation, and an impedance that is connected in series to the diode. An activation circuit for operating the first switching means;
A power supply device comprising:
この電源装置により付勢点灯される放電ランプと;
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。A power supply device according to claim 1 or 2;
A discharge lamp energized by the power supply;
A discharge lamp lighting device comprising:
この放電灯点灯装置が設けられる器具本体と;
を具備したことを特徴とする照明装置。A discharge lamp lighting device according to claim 3;
An appliance body provided with the discharge lamp lighting device;
A lighting device, comprising:
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