JP3918109B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２１は従来の放電灯点灯装置であり、図において１はＡＣ電源、２はノイズフィルタ、４、５はダイオード、７、８は平滑コンデンサであり、ダイオード４、５の直列回路と平滑コンデンサ７、８の直列回路は並列接続され、ＡＣ入力１の一端がダイオード４、５の接続点に、他端が平滑コンデンサ７、８の接続点に接続され、いわゆる倍電圧整流回路を構成している。
１０はドライバ９によって駆動されるスイッチング素子１１、１２からなるスイッチング回路であり、ハーフブリッジを構成する。ここで、スイッチング素子１１、１２は回生ダイオードを内蔵したＭＯＳＦＥＴである。
１３は放電灯（以下、ランプと称す）、１４は共振コンデンサ、１５はチョークコイルであり、ランプ１３と共振コンデンサ１４は並列接続され、ランプ１３、チョークコイル１５は直列接続され、一端がスイッチング回路１０の出力点に、他端が平滑コンデンサ８の正極に接続されている。
【０００３】
次に動作について説明する。
ノイズフィルタ２を介して入力されるＡＣ入力は、ダイオード４、５、平滑コンデンサ７、８によって倍電圧整流される。倍電圧整流された直流出力はスイッチング回路１０に印加され、ドライバ９によってスイッチング素子１１とスイッチング素子１２が交互にＯＮ、ＯＦＦすることによって、高周波電力に変換される。
スイッチング回路１０によって出力される高周波電力は、チョークコイル１５による電流制限を受けながらランプ１３を点灯する。また、共振コンデンサ１４は、ランプ始動時にランプ電圧を確保するとともに、点灯中の回路の共振点を決める要因の一つになっている。
【０００４】
ここで、倍電圧整流した電圧によってランプ１３を点灯する場合、ＡＣ電圧を全波整流して平滑するコンデンサインプット型の回路の場合に比べて、スイッチング回路１０に入力する電圧がランプ電圧に対して余裕があるので、スイッチング周波数を変えるだけで、幅広いランプ出力を得ることができる。すなわち、ランプ１３の出力を絞った場合もランプ電圧を確保でき、ランプ１３のちらつきや立ち消えを防止できるとともに、ランプ１３の出力を上げた場合でもスイッチング位相が進相にならず安全に駆動できるというメリットがある。従って、特にＡＣ１００Ｖ電源に対する点灯装置に対しては有効な構成である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２１に示した従来の回路構成には、以下のような課題があった。
第１に平滑コンデンサ７、８が充電される時間が非常に短く、その期間内に回路に必要な電荷を充電するため、入力電流のピークが極めて大きくなり、平滑コンデンサの寿命を縮める恐れがあった。
図２２（ｃ）はこの入力電流の様子を示したものであり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれＡＣ電源１の入力電圧、平滑コンデンサ７の正極電圧を入力電流と同じ時間軸で表わしたものである。
このように力率が低いことからＡＣ電源供給側の設備を破壊してしまう恐れもあった。
【０００６】
第２に入力電圧が位相制御式の調光器２０により位相制御された場合、位相角９０度付近で調光器内のサイリスタがＯＮすると、さらに大きな突入電流が流れてしまい平滑コンデンサ７、８の寿命をさらに縮める他、位相制御式の調光器２０と平滑コンデンサ７または８の間に位置する部品やダイオード４、５等の故障を招く恐れがあった。
図２３（ｃ）はこの突入電流の様子を示したものであり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれＡＣ電源１の入力電圧、平滑コンデンサ７の正極電圧を入力電流と同じ時間軸で表わしたものである。
またこの時、点灯装置ばかりか、調光器２０そのものも誤動作や故障を招く恐れもあった。
【０００７】
このような課題を解決するために、例えば特開平１０―２７１８３１号公報では図２４に示すような回路構成が提案されている。図２１と同じ点については説明を省き、異なる点について説明する。図においてダイオード４と平滑コンデンサ７の間、及びダイオード５と平滑コンデンサ８の間にそれぞれダイオード３、６が挿入される。また、チョークコイルを３１と３２の２個に分け、その接続点とダイオード３、４の接続点、及びダイオード５、６の接続点にそれぞれコンデンサ１８、１９が接続される。
【０００８】
これにより、チョークコイル３１と３２の間に発生する電圧を利用して、
チョークコイル３１と３２の接続点→コンデンサ１８→ダイオード３→平滑コンデンサ７の径路（以下、「径路Ｌｂ１―１」とする）、
ＡＣ電源１→ダイオード４→コンデンサ１８→チョークコイル３１と３２の接続点の径路（以下、「径路Ｌｂ１―２」とする）、
チョークコイル３１と３２の接続点→コンデンサ１９→ダイオード５→ＡＣ電源１の径路（以下、「径路Ｌｂ２―１」とする）、
及び、ＡＣ電源１→平滑コンデンサ８→ダイオード６→コンデンサ１９→チョークコイル３１と３２の接続点の径路（以下、「径路Ｌｂ２―２」とする）、
に電流を流すことができる。
図２１で示した回路と比べると、平滑コンデンサ７、８が充電される期間が拡大されており、この結果として力率が改善されている。
【０００９】
また図２４においてコンデンサ１８、コンデンサ１９、チョークコイル３２を流れる電流をそれぞれＩｂ１、Ｉｂ２、Ｉｍとし、電流Ｉｂ１と電流Ｉｂ２の和を電流Ｉｂ（＝Ｉｂ１＋Ｉｂ２）とする。電流Ｉｂ１は、それぞれ径路Ｌｂ１―１と径路Ｌｂ１―２を通過する電流の和で表される（両径路を併せて「径路Ｌｂ１」とする）。同様に電流Ｉｂ２は、それぞれ径路Ｌｂ２―１と径路Ｌｂ２―２を通過する電流の和で表される（両径路を併せて「径路Ｌｂ２」とする）。
また、チョークコイル３１と３２の接続点→チョークコイル３２→平滑コンデンサ７と８の接続点の径路 と、
平滑コンデンサ７と８の接続点→チョークコイル３２→チョークコイル３１と３２の接続点の径路 を併せて径路Ｌｍとする。
【００１０】
図２５に電流Ｉｂ、Ｉｍ、及びこれらを加算した電流（Ｉｍ＋Ｉｂ）の周波数特性を示す。電流Ｉｂ、Ｉｍはともに極大点を持っており、それぞれの極大点を与える周波数をｆ３、ｆ５とする。
また電流（Ｉｍ＋Ｉｂ）は周波数ｆ３、ｆ５において極大点を持ち、周波数ｆ３とｆ５の間で極小点を持つ。この極小点を与える周波数をｆ４とする。
【００１１】
ここで特開平１０―２７１８３１号公報では、調光する場合、スイッチング周波数を電流（Ｉｍ＋Ｉｂ）が単調減少する範囲、即ち周波数がｆ５以上の範囲で制御することを提案している。このように位相制御された場合のＡＣ電圧と、これに対する電流Ｉｍ、Ｉｂ１、Ｉｂ２及びランプ電流の波形をそれぞれ図２６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す。同図（ｅ）と図２２もしくは２３の（ｃ）を比較すると、ランプ電流が平準化されてピークが低減されていることが分かる。なお図中、高周波で変調された波形はその包絡線の内部を黒く塗りつぶして表しており、以下の本文中の図についても同じ表記法をとるものとする。
【００１２】
ところで、図２４で示した回路構成についても以下のような課題があった。
第１に主回路を設計するうえで、スイッチング回路１０から平滑コンデンサ８の正極に至る最も電流の多く流れる径路に２つのチョークコイルを接続しなければならず、回路の小型化が困難であった。
第２に２つのチョークコイル３１、３２及びコンデンサ１８（もしくは１９）という３つの要素で、力率改善と安定点灯を満たす条件設定をしなければならず、設計の自由度が低かった。
【００１３】
第３に制御上、電流（Ｉｂ＋Ｉｍ）が単調減少する周波数範囲を利用しようとすると、図２５から周波数範囲としてｆ３〜ｆ４またはｆ５以上が選択される。
しかしながら、周波数範囲としてｆ３〜ｆ４を選択した場合、調光範囲が広く取れないため調光機能が十分発揮できないという課題があった。また、周波数範囲としてｆ５以上を選択した場合、径路Ｌｂを流れる電流が径路Ｌｍを流れる電流に比べかなり小さくなるため、力率改善効果が発揮できないという課題があった。さらに、周波数範囲にｆ４〜ｆ５を含ませると、１つの電流値を与える周波数ｆが２個存在してしまう場合があり、電流（Ｉｂ＋Ｉｍ）の帰還ができないという課題があった。そしてこれら課題は、ランプ内の放電電流についても同じであった。
【００１４】
さらにまた、低調光度において、調光器２０から見た回路側の負荷が軽くなった時、調光器２０が誤動作し、ちらつく場合があった。図２７（ｂ）は調光器２０がこのような誤動作をした場合のＡＣ電圧を示したものであり、（ａ）は比較のため、調光器２０が正常動作をした場合のＡＣ電圧を表わしたものである。
【００１５】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、小型で力率を改善しつつ調光制御を可能とする放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放電灯点灯装置は、 ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、ＡＣ電源の出力から位相角を検出する位相角検出回路と、第１、第２のスイッチング素子を回生ダイオードを内蔵した電界効果型トランジスターで構成し、第１のスイッチング素子を電源回路の出力点に、第２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリッジ構成とし、電源回路の直流出力をドライバからの駆動周波数によって高周波に変換するスイッチング回路と、ドライバの駆動周波数を制御する制御回路と、スイッチング回路の高周波出力が印加される放電灯と、放電灯に流れる電流を制限するチョーク回路と、放電灯に流れる電流を検出するランプ電流検出回路とを備え、チョーク回路に発生する電圧を電源回路に帰還するとともに、制御回路がランプ電流検出回路及び位相角検出回路の出力をもとにドライバを制御し、
電源回路は、直列接続した第１及び第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３及び第４のダイオードからなり、第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を電源回路の出力点とし、第４のダイオードのアノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、スイッチング回路の出力点に、放電灯とチョーク回路の直列回路を接続し、チョーク回路に発生する電圧を第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点にそれぞれインピーダンス素子を介して帰還するように構成し、
第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点に接続されるインピーダンス素子がそれぞれ第３及び第４のコンデンサであり、チョーク回路が中間タップを設けたチョークコイルであって、第３と第４のコンデンサの接続点と中間タップとを、直接もしくはインダクタを介して接続し、
ドライバの駆動周波数の変動範囲が、第３のコンデンサまたは第４のコンデンサに流れる第１の電流と、中間タップと第２のコンデンサの正極との間を流れる第２の電流の加算値が周波数に対して極小となる点を、含み、
第１の電流が第２の電流より支配的な第１の期間と、第２の電流が第１の電流より支配的な第２の期間において、第１の期間と第２の期間で異なる駆動制御を行うように構成したものである。
【００２１】
また、ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、ＡＣ電源の出力から位相角を検出する位相角検出回路と、第１、第２のスイッチング素子を回生ダイオードを内蔵した電界効果型トランジスターで構成し、第１のスイッチング素子を電源回路の出力点に、第２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリッジ構成とし、電源回路の直流出力をドライバからの駆動周波数によって高周波に変換するスイッチング回路と、ドライバの駆動周波数を制御する制御回路と、スイッチング回路の高周波出力が印加される放電灯と、放電灯に流れる電流を制限するチョーク回路と、放電灯に流れる電流を検出するランプ電流検出回路とを備え、チョーク回路に発生する電圧を電源回路に帰還するとともに、制御回路がランプ電流検出回路及び位相角検出回路の出力をもとにドライバを制御し、
電源回路は、直列接続した第１及び第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３及び第４のダイオードからなり、第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を電源回路の出力点とし、第４のダイオードのアノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、スイッチング回路の出力点に、放電灯とチョーク回路の直列回路を接続し、チョーク回路に発生する電圧を第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点にそれぞれインピーダンス素子を介して帰還するように構成し、
第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点に接続されるインピーダンス素子がそれぞれ第３及び第４のコンデンサであり、チョーク回路が中間タップを設けたチョークコイルであって、第３と第４のコンデンサの接続点と中間タップとを、直接もしくはインダクタを介して接続し、
ドライバの駆動周波数の変動範囲が、第３のコンデンサまたは第４のコンデンサに流れる第１の電流が周波数に対して単調減少する範囲を、含み、
第１の電流が第２の電流より支配的な第１の期間と、第２の電流が第１の電流より支配的な第２の期間において、第１の期間と第２の期間で異なる駆動制御を行うように構成したものである。
【００２２】
また、ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、ＡＣ電源の出力から位相角を検出する位相角検出回路と、第１、第２のスイッチング素子を回生ダイオードを内蔵した電界効果型トランジスターで構成し、第１のスイッチング素子を電源回路の出力点に、第２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリッジ構成とし、電源回路の直流出力をドライバからの駆動周波数によって高周波に変換するスイッチング回路と、ドライバの駆動周波数を制御する制御回路と、スイッチング回路の高周波出力が印加される放電灯と、放電灯に流れる電流を制限するチョーク回路と、放電灯に流れる電流を検出するランプ電流検出回路とを備え、チョーク回路に発生する電圧を電源回路に帰還するとともに、制御回路がランプ電流検出回路及び位相角検出回路の出力をもとにドライバを制御し、
電源回路は、直列接続した第１及び第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３及び第４のダイオードからなり、第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を電源回路の出力点とし、第４のダイオードのアノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、スイッチング回路の出力点に、放電灯とチョーク回路の直列回路を接続し、チョーク回路に発生する電圧を第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点にそれぞれインピーダンス素子を介して帰還するように構成し、
第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点に接続されるインピーダンス素子がそれぞれ第３及び第４のコンデンサであり、チョーク回路が中間タップを設けたチョークコイルであって、第３と第４のコンデンサの接続点と中間タップとを、直接もしくはインダクタを介して接続し、
ドライバの駆動周波数の変動範囲が、中間タップと第２のコンデンサの正極との間を流れる第２の電流の中で放電灯の放電電流として流れる第３の電流が周波数に対して極小となる点を、含み、
第１の電流が第２の電流より支配的な第１の期間と、第２の電流が第１の電流より支配的な第２の期間において、第１の期間と第２の期間で異なる駆動制御を行うように構成したものである。
【００２４】
また、第１の期間においてランプ電流検出回路の出力をもとに、ドライブの駆動周波数を帰還制御し、第２の期間は固定の周波数で駆動するように構成したものである。
【００２５】
また、少なくとも２つ以上の調光範囲で、帰還値を決定するための設定が異なるように構成したものである。
【００２６】
また、第１の調光範囲において、第１の期間と第２の期間とも帰還値を決定するための設定を同一とし、第２の調光範囲において、第１の期間と第２の期間で帰還値を決定するための設定が異なるように構成したものである。
【００２７】
また、調光制御回路において、少なくとも２つ以上の帰還値を決定するための設定を有し、ＡＣ電源による電圧変化と同期して帰還値を変化させるように構成したものである。
【００２８】
また、帰還値をＡＣ電源の半分の周期で変化させるように構成したものである。
【００２９】
また、帰還値を、ＡＣ電源に接続された位相制御式調光器内のサイリスタのＯＮ期間とＯＦＦ期間との間で変化させるように構成したものである。
【００３０】
また、帰還対象が、駆動周波数の範囲であるように構成したものである。
【００３１】
また、帰還対象が、駆動周波数の上限であるように構成したものである。
【００３２】
また、第１の期間の帰還対象である駆動周波数の上限が、第２の期間の帰還対象である駆動周波数の上限よりも高くなるように構成したものである。
【００３３】
また、第２の期間の帰還対象である駆動周波数の上限が、第３の電流の極小点を与える周波数よりも低い周波数であるように構成したものである。
【００３４】
また、帰還値を決定するための設定の変化を連続的であるように構成したものである。
【００３５】
また、位相角検出回路が第１、第２の比較器を有し、第２、第３のダイオードの接続点における分圧値を検出値とし、第１、第２のコンデンサの接続点における第１、第２の分圧値をそれぞれ第１、第２のしきい値とし、第１のしきい値の平均値が検出値の平均値よりも高く、第２のしきい値の平均値が検出値の平均値よりも低くなるように設定し、第１の比較器では、検出値が第１のしきい値を上回ったときにハイ出力となるように、第２の比較器では、検出値が第２のしきい値を下回ったときにハイ出力となるように設定し、第１及び第２の比較器の出力を位相角検出回路の出力とするように構成したものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る概略回路図を示したものである。
図において、１〜１３及び１８〜２０は図２４で示したものと同じであるので説明を省略する。１５は中間タップ１６を有するチョークコイル、１７はインダクタ、２１は位相角検出回路、２２はランプ電流検出回路、２３は制御回路、２４はシャットダウン回路である。
また、ＡＣ入力ラインのうち、ダイオード４に接続される側の電圧をＶａｃ、平滑コンデンサ８に接続される側の電圧をＶｄｃと称する。
【００３８】
動作の概要について説明する。
位相角検出回路２１によって調光器２０の位相を検出し、検出された位相角をもとに制御回路２３は調光目標値を設定する。そして、ランプ電流検出回路２２によってランプ電流を検出し、これを帰還してドライバ９の発振周波数を制御する。また、位相角検出回路２１の出力はシャットダウン回路２４に入力され、所定の位相角以上ではドライバ９を停止させて消灯する。
【００３９】
図２は位相角検出回路２１、ランプ電流検出回路２２、制御回路２３などの回路構成を示した詳細回路図である。
従来例もしくは図１と同一もしくは相当部分には同じ符号を付し説明を省略し、異なる点につき説明する。
図において１４０はランプ１３のフィラメントに流れる電流を減らし消費電力を低減するために接続された補助共振コンデンサであり、必要に応じて省略しても良い。ＣＴはランプ電流を検出するカレントトランスであり、電流（Ｉｂ＋Ｉｍ）から共振コンデンサ１４及び補助共振コンデンサ１４０を流れる電流を差し引いた電流量を検出するものである。
【００４０】
また、図３はドライバ９の説明図である。
ドライバ９は、端子９１、９２、９３及び９４を備えたＩＣであり、９１は電源端子、９２、９３はゲート信号発生端子、９４は発振周波数決定端子である。端子９４は内部に基準電圧９５と電流／周波数変換回路９６を持ち、基準電圧９５から外部に接続された抵抗等に流れる電流に比例した周波数出力で発振する。これによってドライバ９は、端子９４に接続された抵抗の抵抗値に比例した発振周波数でゲート信号発生端子９２、９３を交互にＯＮ／ＯＦＦする。
以下、図２、３をもとに位相角検出回路２１、ランプ電流検出回路２２、制御回路２３、ドライバ９、シャットダウン回路２４の構成と働きについて説明する。
【００４１】
位相角検出回路２１では、抵抗Ｒ１、Ｒ２によってＶａｃを抵抗分割し、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ３、ダイオードＤ１、Ｄ２、抵抗Ｒ４によって微分回路を構成し、ＡＣ周期（５０／６０Ｈｚ）毎のＡＣ電圧入力を検出する。このＡＣ電圧入力は抵抗Ｒ５とコンデンサＣ２によって構成された積分回路により直流信号に変換され、制御回路２３へ入力される。ここで、この直流信号は、位相がＯＮされた時間幅（以下、「位相ＯＮ幅」とする）に対応したものであり、位相角の増加に伴って減少する。
【００４２】
ランプ電流検出回路２２では、カレントトランスＣＴによって検出されたランプ電流を、ダイオードブリッジＤＢ１によって全波整流し、その電流を抵抗Ｒ６に流すことによって電圧出力としてランプ電流を検出する。検出されたランプ電流を抵抗Ｒ７、Ｒ８及びコンデンサＣ３によって構成されるフィルタを介して制御回路２３へ入力される。
【００４３】
制御回路２３では、位相角検出回路２１からの信号をオペアンプＡＭＰ１によって増幅し、エラーアンプを構成するエラーアンプＡＭＰ２の正入力とする。また、ランプ電流検出回路２２からの信号をエラーアンプＡＭＰ２の負入力とする。
【００４４】
ドライバ９は、起動抵抗２５によって入力された電圧により起動され、起動後はスナバコンデンサ２６から電力の供給を受ける。
ドライバ９の発振周波数決定端子９４には抵抗Ｒ９、ダイオードＤ３が接続され、抵抗Ｒ９には常にドライバ内部の基準電圧９５から電流が流れるので、ダイオードＤ３のカソード側の状態にかかわらず、抵抗Ｒ９によって発振周波数の最小値が決定される。ダイオードＤ３のカソード側には抵抗Ｒ１０、Ｒ１１が接続され、抵抗Ｒ１０はエラーアンプＡＭＰ２の出力に接続されランプ電流の帰還に寄与する。抵抗Ｒ１１はトランジスタＴｒ１によってスイッチングされ、トランジスタＴｒ１はランプ電流出力点Ａの出力を抵抗Ｒ１２、Ｒ１３、定電圧ダイオードＺＤ１を介してベース入力とし、高周波的にスイッチングされる。高周波的にスイッチングされたトランジスタＴｒ１は、ＯＮ状態とほぼ等価である。
なお、コンデンサＣ４はトランジスタＴｒ１のスイッチング動作安定のために接続されているもので、必要に応じて省略しても良い。
【００４５】
シャットダウン回路２４では、位相角検出回路２１の出力を、定電圧ダイオードＺＤ２を介してトランジスタＴｒ２のベースへ入力する。また、トランジスタＴｒ２のコレクタはトランジスタＴｒ３のベースに接続され、トランジスタＴｒ３のコレクタは、抵抗Ｒ１４を介してドライバ９の電源端子９１に接続される。
位相角が小さいとき（位相ＯＮ幅が大きいとき）は位相角検出回路２１の出力により、トランジスタＴｒ２がＯＮ状態となり、トランジスタＴｒ３はＯＦＦ状態となる。また、位相ＯＮ幅が所定の値を下回ると、トランジスタＴｒ２がＯＦＦし、トランジスタＴｒ３がＯＮすることにより、抵抗２５より比較的抵抗値の小さい抵抗Ｒ１４によりドライバ９の電圧を下げ、発振を停止させる。
なお、トランジスタＴｒ２がＯＦＦして発振停止した後も、ＡＣ電源１がＯＦＦされない限り平滑コンデンサ８は充電され続け、Ｖｄｃはある程度の電位を持つのでトランジスタＴｒ３はＯＮを維持し、発振停止が維持されることになる。
【００４６】
次に、調光制御について説明する。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ位相ＯＮ幅が７５％程度に制御された入力電圧と、これに対応する電流Ｉｍ、電流Ｉｂ１、電流Ｉｂ２、ランプ電流の波形を同じ時間軸で表したものである。
ランプ電流を帰還しているため、電流Ｉｂ１または電流Ｉｂ２が支配的な期間と、電流Ｉｍが支配的な期間とがはっきりと分かれる。同図（ｅ）に示すように、電流Ｉｂ１または電流Ｉｂ２が支配的な期間を期間ｂ、電流Ｉｍが支配的な期間を期間ｍとする。また、ランプに流れる電流Ｉｂ、電流Ｉｍの成分をそれぞれ電流ＩＬｂ、電流ＩＬｍとする。ここで、電流Ｉｂと電流ＩＬｂの差分または電流Ｉｍと電流ＩＬｍの差分は、共振コンデンサ１４及び補助共振コンデンサ１４０に流れる電流に相当する。
【００４７】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ電流Ｉｍと電流Ｉｂ、電流ＩＬｂと電流ＩＬｍ、電流（Ｉｍ＋Ｉｂ）と電流（ＩＬｂ＋ＩＬｍ）の周波数特性を示したものである。図に示すように電流Ｉｂの極大点を与える周波数より僅かに高く、電流Ｉｂの単調減少が始まる周波数をｆ１、電流Ｉｍの極小点を与える周波数より僅かに低く、電流Ｉｍの単調増加が終わる周波数をｆ２とする。
【００４８】
図６は周波数範囲ｆ１〜ｆ２における電流ＩＬｂ、ＩＬｍの拡大図である。図をもとに周波数ｆｂ１、ｆｂ２、ｆｍの定義について説明する。
まず周波数ｆ１における電流Ｉｍの電流値をＩｆ１ｍとし、電流Ｉｂ上で電流値がＩｆ１ｍとなる時の周波数をｆｂ１とする。また電流ＩＬｍの単調減少が終わる極小点の手前の周波数をｆｍとし、この周波数における電流ＩＬｍの電流値をＩｆｍｍとする。さらに電流ＩＬｂ上で電流値がＩｆｍｍとなる時の周波数をｆｂ２とする。
【００４９】
以上の定義のもと、周波数範囲ｆ１〜ｆ２における調光制御について説明する。
図７は調光度と期間ｂ、ｍにおける駆動周波数との関係を示した説明図である。図に示すように調光範囲を調光度の明中暗にあわせて、それぞれ調光範囲１、２、３の３つの範囲に分ける。
【００５０】
また、駆動周波数はトランジスタＴｒ１の動作（ＯＮ／ＯＦＦ）によって変わるため、トランジスタＴｒ１の動作をもとに、各調光範囲における期間ｂ、ｍの運転状態について説明する。
調光範囲１または２では、トランジスタＴｒ１は常にＯＮであり、期間ｂ、ｍでもＯＮであるため、帰還されるランプ電流の周波数の上限は期間ｂ、ｍとも周波数ｆ２となる。
図８（ｈ）はこの様子を示したものであり、調光範囲１または２において点灯周波数の上限値は、期間ｂ、ｍとも周波数ｆ２である。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はそれぞれ同じ時間軸で、位相制御された入力電圧と、これに対応する電流Ｉｍ、電流Ｉｂ１、電流Ｉｂ２、ランプ電流と、トランジスタＴｒ１のベース電圧、コレクタ電圧を示したものである。
【００５１】
また、調光範囲３では、トランジスタＴｒ１は期間ｂでＯＮ、期間ｍでＯＦＦであるため、期間ｂにおける周波数の上限は周波数ｆ２、期間ｍにおける周波数の上限は周波数ｆｍとなる。
図９の（ｈ）はこの様子を示したものであり、調光範囲３において点灯周波数の上限値は、期間ｂで周波数ｆ２、期間ｍで周波数ｆｍである。同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はそれぞれ同じ時間軸で、位相制御された入力電圧と、これに対応する電流Ｉｍ、電流Ｉｂ１、電流Ｉｂ２、ランプ電流と、トランジスタＴｒ１のベース電圧、コレクタ電圧を示したものである。
【００５２】
また、ここでは周波数の上限値について説明したが、周波数が実際に変動する範囲は、図７に示すように、調光範囲１では期間ｂで周波数ｆ１〜ｆｂ１、期間ｍで周波数ｆ１であり、調光範囲２では期間ｂで周波数ｆｂ１〜ｆｂ２、期間ｍで周波数ｆ１〜ｆｍであり、調光範囲３では期間bで周波数ｆｂ２〜ｆ２、期間ｍで周波数ｆｍである。
【００５３】
なお、調光範囲３の調光が最も深い場合、期間ｂでは周波数ｆ２、期間ｍでは周波数ｆｍでドライブされ、期間ｂの電流ＩＬｂは一定のピークを保つことになるため、トランジスタＴｒ１はＯＦＦになることはない。
また、このように期間ｂ、ｍとも上限周波数でのドライブとなった場合、電流ＩＬｂのピーク波形は、位相制御されたＡＣ電圧波形にほぼ比例した波形となり、その幅とピークが減少することになるが、位相角検出回路２１とシャットダウン回路２４により、所定の位相角以上ではトランジスタＴｒ１がＯＮされて、ドライブが停止するように、予め抵抗Ｒ１２、Ｒ１３と定電圧ダイオードＺＤ１が設定されている。
【００５４】
さらに調光が深くなり調光器２０から見た回路側の負荷が軽くなり、調光器２０が正常に動作しない場合でもシャットダウン回路２４は位相幅が狭くなったのを検知し、ドライバ９をシャットダウンする。
図１０、１１は、それぞれ回路側の負荷が軽い状態で調光器２０が正常動作した場合と異常動作した場合の位相幅を比較したものである。図において（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれＡＣ入力電圧とＤ２カソード電圧とオペアンプＡＭＰ１の正入力電圧（位相ＯＮ幅）を示したものである。図１０（ｃ）と１１（ｃ）の比較より異常動作により位相幅が狭くなっている状態が検知されていることが分かる。
【００５５】
以上のように調光制御において使用する周波数帯を電流Ｉｂの周波数に対する電流の山と電流Ｉｍの周波数に対する電流の山との間から選択し、さらに電流Ｉｂが支配的な期間と電流Ｉｍが支配的な期間とで使用する周波数帯を調光度に応じて分ける構成としたので、電流Ｉｂによる力率改善効果を発揮しつつ、なだらかな調光が可能となる。
【００５６】
また、トランジスタＴｒ１のスイッチングを高周波的なものとしたので、ＯＮの期間とＯＦＦの期間との境目がはっきり出ない構成とすることができる。従って、上記のように調光度に応じて制御系を切り替えても調光度の境目で光出力に段差が出ない構成となる。
さらにまた、低調光度で調光器２０が誤動作しても確実にドライバ９の発振を停止し、消灯することができる。
【００５７】
なお図１２はチョークコイル１５とインダクタ１７の等価回路を示したものである。図において（ａ）はチョークコイル１５とインダクタ１７の要部を抜き出したもので、中間タップ１６から見てチョークコイル１５は巻方向が逆であるため、等価回路は（ｂ）に示すように相互インダクタンス−Ｍ（０＜Ｍ）が分離した形となる。この結果、インダクタ１７のインダクタンスＬ３と相互インダクタンス−Ｍを合成すると、（ｃ）に示すような２つのチョークコイルの接続点に（Ｌ３−Ｍ）というインダクタンスを持ったインダクタが接続されている回路と等価になる。
【００５８】
このように１つのチョークコイル１５と１つのインダクタ１７で主回路を構成するようにしたので、大型のコイルはチョークコイル１５だけで済み、回路が小さく済むとともに、チョークコイル１５に中間タップ１６を設けて径路Ｌｂ、Ｌｍを磁気結合させる構成としたので、その相互インダクタ成分−Ｍ（０＜Ｍ）とインダクタ１７のインダクタンスＬ３との合成により設計の自由度を広げることが可能となる。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態１では、位相角検出回路２１に微分回路を用い、期間ｂと期間ｍの周波数範囲の切り替えを電流検出回路２２の出力によって行うようにしたが、本実施の形態では位相角検出回路２１において２つの比較器（以下、「コンパレータ」とする）を用いて位相幅を検出し、この出力に基づいて期間ｂと期間ｍにおける周波数範囲を切り替えるようにした。
【００６０】
概略回路図は図１と同じである。実施の形態１と比べると、位相角検出回路２１と制御回路２３の回路構成が異なっている。図１３をもとに位相角検出回路２１と制御回路２２の構成と働きについて説明する。
【００６１】
制御回路２１において、Ｖｄｃを抵抗Ｒ１５、Ｒ１６及びＲ１７により分割し、抵抗Ｒ１５、Ｒ１６間の分圧値をしきい値１としてコンパレータＣＭＰ１の負入力とし、抵抗Ｒ１６、Ｒ１７の分圧値をしきい値２としてコンパレータＣＭＰ２の正入力とする。
また、Ｖａｃを抵抗Ｒ１８、Ｒ１９により分圧し、検出値として、コンパレータＣＭＰ１の正入力及びコンパレータＣＭＰ２の負入力とする。
このようにして、検出値の平均値をしきい値１と２で挟み込み、検出値がコンパレータＣＭＰ１のしきい値を上回ったときにハイ出力、またコンパレータＣＭＰ２のしきい値を下回ったときにハイ出力を得る。この結果、位相ＯＮ幅はＡＣ周期の半分（１００／１２０Ｈｚ）毎に検出され、矩形波に変換される。
そして２つのコンパレータにより矩形波に変換された位相ＯＮ幅は、ダイオードＤ４とＤ５により加算的に出力され、抵抗Ｒ５とコンデンサＣ２からなる積分回路により直流化されて制御回路２３のオペアンプＡＭＰ１の入力とされる。
【００６２】
ここで図１４、１５、１６は、それぞれ位相ＯＮ幅が７５％程度の場合、５０％程度の場合と、低調光かつ軽負荷時に調光器が誤動作した場合におけるオペアンプＡＭＰ１への入力電圧の比較を示したものである。
図において（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ同じ時間軸でコンパレータＣＭＰ１、２のしきい値とダイオードＤ４、Ｄ５のカソード電圧とオペアンプＡＭＰ１への入力電圧の波形を示したものである。
これら図の比較よりオペアンプＡＭＰ１への入力電圧は位相ＯＮ幅７５％、５０％、低調光かつ軽負荷時に調光器が誤動作した場合の順に小さくなっている。
【００６３】
またダイオードＤ６、Ｄ７によって加算的に出力された電圧は、制御回路２３のトランジスタＴｒ１のベース信号となる。これにより、位相ＯＮの期間のみＴｒ１はＯＮし、抵抗Ｒ１１は有効になる。この結果、期間ｂではトランジスタＴｒ１はＯＮし、期間ｍではＯＦＦすることになり、点灯周波数の上限値は期間ｂでｆ２、期間ｍでｆｍとなる。
図１７（ｆ）はこの様子を示したものであり、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ同じ時間軸で、位相制御された入力電圧と、これに対応する電流Ｉｍ、電流Ｉｂ１、電流Ｉｂ２、ランプ電流と、点灯周波数の上限値を示したものである。
【００６４】
なお、ここでは周波数の上限値について説明したが、周波数が実際に変動する範囲は、期間ｂでは周波数ｆ１〜ｆ２であり、期間ｍでは周波数ｆ１〜ｆｍである。また、電流Ｉｍと電流Ｉｂ、電流ＩＬｂと電流ＩＬｍ、電流（Ｉｍ＋Ｉｂ）と電流（ＩＬｂ＋ＩＬｍ）の周波数特性は、実施の形態１で示した図５、６と同じであるため省略する。
【００６５】
以上のように、２つのコンパレータにより位相幅を検出するようにしたので、ＡＣ周期の半分（１００／１２０Ｈｚ）毎に確実に位相幅を検出することができる。
また、期間ｂと期間ｍとでランプ電流を帰還する上限周波数を切り替えるようにしたので、期間ｂの力率改善効果を活かしつつ、期間ｍの制御を容易なものにすることができる。
さらに、実施の形態１と同様に、低調光度で調光器２０が誤動作しても確実にドライバ９の発振を停止し、消灯することができる。
【００６６】
実施の形態３．
これまでの実施の形態では、ランプ電流を帰還する上限周波数を期間ｂと期間ｍで切り替えるようにしたが、本実施の形態では、期間ｂの周波数の範囲をｆ１〜ｆ２とし、期間ｍの周波数をｆｍに固定している。
【００６７】
概略回路図は図１と同じであり、実施の形態２と比べると制御回路２３の内部構成のみが異なっており、この点につき図１８の詳細回路図をもとに説明する。
図において制御回路２３は、ダイオードＤ６、Ｄ７の出力をトランジスタＴｒ４のベース信号とし、トランジスタＴｒ４の出力をトランジスタＴｒ５、Ｔｒ１のベース信号とする。トランジスタＴｒ５がＯＮの時、エラーアンプＡＭＰ２の正入力端子が０となり、エラーアンプＡＭＰ２の出力は０となる。
【００６８】
また、トランジスタＴｒ１がＯＮすることにより、抵抗Ｒ１１が有効となる。トランジスタＴｒ５、Ｔｒ１がＯＮした場合、抵抗Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１によって決まる固定の周波数でのドライブとなる。これにより、期間ｂではトランジスタＴｒ５、Ｔｒ１をＯＦＦとしてランプ電流の帰還を有効とし、期間ｍではランプ電流の帰還を無効とし、抵抗Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１で決まる固定の周波数でドライブする構成になっている。
【００６９】
図１９（ｆ）は期間ｂ、ｍに対するランプ電流の帰還の有効／無効を示したものであり、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、それぞれ同じ時間軸で、位相制御された入力電圧と、これに対応する電流Ｉｍ、電流Ｉｂ１、電流Ｉｂ２、ランプ電流を示したものである。
【００７０】
上記の動作より、期間ｂでは周波数ｆ１〜ｆ２を変動範囲とし、期間ｍでは周波数をｆｍで固定する。また、電流Ｉｍと電流Ｉｂ、電流ＩＬｂと電流ＩＬｍ、電流（Ｉｍ＋Ｉｂ）と電流（ＩＬｂ＋ＩＬｍ）の周波数特性は、実施の形態１で示した図５、６と同じであるため省略する。
【００７１】
以上のように、期間ｂではランプ電流を帰還し、期間ｍでは固定の周波数でドライブする構成としたので、簡単な構成で期間ｂの力率改善効果を活かし、かつ、期間ｍの制御を簡単なものとすることができる。
【００７２】
なお、実施の形態１から３では、帰還値を決定するための設定の切り換えを周波数範囲の切り換えとしたが、これに限るものではない。例えば帰還のゲインなどを期間ｍと期間ｂとで切り換えても同様な効果を得ることができる。
【００７３】
実施の形態４．
図２０は電球形蛍光灯装置に、本発明に係る放電灯点灯装置を組み込んだ状態を示した概略正面図である。従来例もしくは実施の形態１〜３の回路構成と一致している点については説明を省略し、異なる点について説明する。
図において２７は口金、２８はカバー、２９はグローブ、３０は実施の形態１〜３に説明したいずれかに対応する放電灯点灯装置を実装した回路基板である。
ランプ１３は屈曲型蛍光ランプとし、ランプ１３、口金２７、カバー２８、グローブ２９及び回路基板３０を一体化し、電球形蛍光灯装置を構成する。
回路基板３０は、少ない部品点数で構成できるので、図に示すように電球形蛍光ランプに組み込むこと可能で、また、位相制御式調光器に対応した電球形蛍光灯装置とすることができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので以下に示すような効果を奏する。
【００７５】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、ドライバの駆動周波数を適切に選び、第１の電流が第２の電流より支配的な第１の期間と、第２の電流が第１の電流より支配的な第２の期間において、第１の期間と第２の期間で異なる駆動制御を行う構成としたので、ドライバの駆動周波数を適切に選ぶことにより、中間タップから分流する径路の電流を十分に取ることができ、力率を大幅に改善して力率改善効果を最大限に発揮しつつ、確実かつ容易に調光制御を行うことができる。
【００８０】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の放電灯点灯装置において、ドライバの駆動周波数を適切に選ぶことにより、中間タップから分流する径路の電流を十分に取ることができ、力率を大幅に改善することができるとともに、周波数帯の選択を容易にすることができる。
【００８１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の放電灯点灯装置において、ドライバの駆動周波数の変動範囲を、第２の電流の中でランプの放電電流として流れる第３の電流が周波数に対し、極小となる点を含むようにしたので、力率を大幅に改善することができるとともに、周波数帯の選択を容易にすることができる。
【００８３】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、ランプに流れる電流を検出し、調光制御回路において駆動周波数に帰還をかけ、第２の期間は固定の周波数で駆動する構成としたので、力率改善効果を発揮しつつ、簡単な構成で調光制御を行うことができる。
【００８４】
請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の放電灯点灯装置において、ランプに流れる電流を検出し、調光制御回路において駆動周波数に帰還をかけ、第２の期間は固定の周波数で駆動する構成としたので、力率改善効果を発揮しつつ、簡単な構成で調光制御を行うことができる。
【００８５】
請求項６記載の発明によれば、請求項４記載の放電灯点灯装置において、少なくとも２つ以上の調光範囲で、帰還値を決定するための設定が異なるようにした、各調光度に応じて、力率改善効果を最大限に発揮することができる。
【００８６】
請求項７記載の発明によれば、請求項４記載の放電灯点灯装置において、第１の調光範囲においては、第１の期間と第２の期間とも帰還値を決定するための設定を同一とし、第２の調光範囲においては、第１の期間と第２の期間とで帰還値を決定するための設定が異なるようにしたので、力率改善効果を最大限に発揮しつつ、確実に調光制御を行うことができる。
【００８７】
請求項８記載の発明によれば、請求項４記載の放電灯点灯装置において、調光制御回路において、少なくとも２つ以上の帰還値を決定するための設定を有し、ＡＣ電源電圧の変化と同期して帰還値を決定するための設定を変化させる構成としたので、簡単な構成で確実な調光制御を行うことができる。
【００８８】
請求項９記載の発明によれば、請求項７または８記載の放電灯点灯装置において、帰還値を決定するための設定をＡＣ電源の半分の周期で変化させる構成としたので、ランプ電流リップルを正負対称なものにして簡単な構成で確実な調光制御を行うことができる。
【００８９】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８または９記載の放電灯点灯装置において、帰還値を決定するための設定をＡＣ電源に接続された位相制御式調光器内のサイリスタのＯＮ期間とＯＦＦ期間とで変化させる構成としたので、位相角検出を簡単な回路で検出でき、確実な調光制御を行うことができる。
【００９０】
請求項１１記載の発明によれば、請求項５乃至１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、帰還対象を帰還する周波数の範囲としたので簡単な構成で確実に調光制御を行うことができる。
【００９１】
請求項１２記載の発明によれば、請求項５乃至１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、帰還対象を帰還する周波数の上限としたので、より簡単な構成で確実に調光制御を行うことができる。
【００９２】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の放電灯点灯装置において、第１の期間の帰還係数における周波数上限が、第２の期間の帰還係数における周波数上限よりも高くなるようにしたので、確実な調光制御を行うことができる。
【００９３】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１３記載の放電灯点灯装置において、第２の期間の帰還対象である駆動周波数の上限が、第３の電流の極小点を与える周波数よりも低い周波数となるようにしたので、力率改善効果を最大限に発揮しつつ、確実な調光制御を行うことができる。
【００９４】
請求項１５記載の発明によれば、請求項５乃至１４のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、帰還値を決定するための設定の変化を連続的にしたので、ランプがちらつきのない安定な点灯を維持することができる。
【００９５】
請求項１６記載の発明によれば、請求項５乃至１５のいずれかに記載の放電灯点灯装置において、位相角検出回路が第１、第２の比較器を有し、第２、第３のダイオードの接続点の分圧値を検出値とし、第１、第２のコンデンサの接続点の第１、第２の分圧値をそれぞれ第１、第２のしきい値とし、第１のしきい値の平均値が検出値の平均値よりも高く、第２のしきい値の平均値が検出値の平均値よりも低くなるように設定し、第１の比較器では、検出値が第１のしきい値を上回ったときにハイ出力となるように、第２の比較器では、検出値が第２のしきい値を下回ったときにハイ出力となるように設定し、第１、第２の比較器の出力を位相角検出回路の出力とする構成としたので、ランプの点灯状態等の負荷変動に対しても確実に位相角を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の概略回路を示した概略回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の詳細回路を示した詳細回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置のドライバ９の働きを説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の位相制御された入力電圧やランプ電流等の関係を示した波形図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の周波数とランプ電流等との関係を示した説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の周波数範囲ｆ１〜ｆ２における周波数とランプ電流との関係を示した説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の調光範囲１、２、３における位相ＯＮ幅と周波数の関係を示した説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の調光範囲１または２における各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の調光範囲３における各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置に関し低調光かつ軽負荷時に調光器が正常動作した場合の各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置に関し低調光かつ軽負荷時に調光器が異常動作した場合の各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置のチョークコイル１５とインダクタ１７の等価回路を示したものである。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の詳細回路を示した詳細回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置が位相ＯＮ幅７５％の入力電圧で駆動された場合の各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置が位相ＯＮ幅５０％の入力電圧で駆動された場合の各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置が低調光かつ軽負荷の入力電圧で駆動され異常動作をした場合の各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の位相制御された入力電圧、ランプ電流等の関係を示した波形図である。
【図１８】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の位相角検出回路と制御回路の詳細回路を示した詳細回路図である。
【図１９】本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の位相制御された入力電圧、ランプ電流等の関係を示した波形図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に係る電球型蛍光灯の概略正面を示した概略正面図である。
【図２１】第１の従来の放電灯点灯装置に係る回路図である。
【図２２】第１の従来の放電灯点灯装置に入力されたＡＣ電圧と入力電流の関係を説明する波形図である。
【図２３】第１の従来の放電灯点灯装置に位相制御されて入力されたＡＣ電圧と入力電流の関係を説明する波形図である。
【図２４】第２の従来の放電灯点灯装置に係る回路図である。
【図２５】第２の従来の放電灯点灯装置に係る各電流の周波数特性を説明する説明図である。
【図２６】第２の従来の放電灯点灯装置に係る各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【図２７】第２の従来の放電灯点灯装置が低調光かつ軽負荷時に調光器が異常動作した場合の各電圧と各電流の関係を示した波形図である。
【符号の説明】
１ ＡＣ電源
３〜６ ダイオード
７、８ 平滑コンデンサ
９ ドライバ
１０ スイッチング回路
１１、１２ スイッチング素子
１３ ランプ
１４ 共振コンデンサ
１４０ 補助共振コンデンサ
１５ チョークコイル
１６ 中間タップ
１７ インダクタ
１８、１９ コンデンサ
２１ 位相角検出回路
２２ ランプ電流検出回路
２３ 制御回路
２４ シャットダウン回路
２５ 起動抵抗
２６ スナバコンデンサ
２７ 口金
２８ カバー
２９ グローブ
３０ 回路基板
ＣＴ カレントトランス

Claims (16)

1. ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、
   該ＡＣ電源の出力から位相角を検出する位相角検出回路と、
   第１、第２のスイッチング素子を回生ダイオードを内蔵した電界効果型トランジスターで構成し、前記第１のスイッチング素子を前記電源回路の出力点に、前記第２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリッジ構成とし、前記電源回路の直流出力をドライバからの駆動周波数によって高周波に変換するスイッチング回路と、
   該ドライバの駆動周波数を制御する制御回路と、
   前記スイッチング回路の高周波出力が印加される放電灯と、
   該放電灯に流れる電流を制限するチョーク回路と、
   前記放電灯に流れる電流を検出するランプ電流検出回路とを備え、
   前記制御回路が前記ランプ電流検出回路及び前記位相角検出回路の出力をもとに前記ドライバを制御し、
   前記電源回路は、
   直列接続した第１及び第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３及び第４のダイオードからなり、
   第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を前記電源回路の出力点とし、
   第４のダイオードのアノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、
   前記ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、
   前記スイッチング回路の出力点に、前記放電灯とチョーク回路の直列回路を接続し、
   前記チョーク回路に発生する電圧を第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点にそれぞれインピーダンス素子を介して帰還するように構成し、
   前記第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点に接続されるインピーダンス素子がそれぞれ第３及び第４のコンデンサであり、前記チョーク回路が中間タップを設けたチョークコイルであって、前記第３と第４のコンデンサの接続点と前記中間タップとを、直接もしくはインダクタを介して接続し、
   前記ドライバの駆動周波数の変動範囲が、
   前記第３のコンデンサまたは前記第４のコンデンサに流れる第１の電流と、前記中間タップと前記第２のコンデンサの正極との間を流れる第２の電流の加算値が周波数に対して極小となる点を、含み、
   前記第１の電流が前記第２の電流より支配的な第１の期間と、前記第２の電流が前記第１の電流より支配的な第２の期間において、前記第１の期間と前記第２の期間で異なる駆動制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、
   該ＡＣ電源の出力から位相角を検出する位相角検出回路と、
   第１、第２のスイッチング素子を回生ダイオードを内蔵した電界効果型トランジスターで構成し、前記第１のスイッチング素子を前記電源回路の出力点に、前記第２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリッジ構成とし、前記電源回路の直流出力をドライバからの駆動周波数によって高周波に変換するスイッチング回路と、
   該ドライバの駆動周波数を制御する制御回路と、
   前記スイッチング回路の高周波出力が印加される放電灯と、
   該放電灯に流れる電流を制限するチョーク回路と、
   前記放電灯に流れる電流を検出するランプ電流検出回路とを備え、
   前記制御回路が前記ランプ電流検出回路及び前記位相角検出回路の出力をもとに前記ドライバを制御し、
   前記電源回路は、
   直列接続した第１及び第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３及 び第４のダイオードからなり、
   第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を前記電源回路の出力点とし、
   第４のダイオードのアノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、
   前記ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、
   前記スイッチング回路の出力点に、前記放電灯とチョーク回路の直列回路を接続し、
   前記チョーク回路に発生する電圧を第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点にそれぞれインピーダンス素子を介して帰還するように構成し、
   前記第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点に接続されるインピーダンス素子がそれぞれ第３及び第４のコンデンサであり、前記チョーク回路が中間タップを設けたチョークコイルであって、前記第３と第４のコンデンサの接続点と前記中間タップとを、直接もしくはインダクタを介して接続し、
   前記ドライバの駆動周波数の変動範囲が、
   前記第３のコンデンサまたは前記第４のコンデンサに流れる第１の電流が周波数に対して単調減少する範囲を、含み、
   前記第１の電流が前記第２の電流より支配的な第１の期間と、前記第２の電流が前記第１の電流より支配的な第２の期間において、前記第１の期間と前記第２の期間で異なる駆動制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
3. ＡＣ電源を倍電圧整流する電源回路と、
   該ＡＣ電源の出力から位相角を検出する位相角検出回路と、
   第１、第２のスイッチング素子を回生ダイオードを内蔵した電界効果型トランジスターで構成し、前記第１のスイッチング素子を前記電源回路の出力点に、前記第２のスイッチング素子をグランドに接続したハーフブリッジ構成とし、前記電源回路の直流出力をドライバからの駆動周波数によって高周波に変換するスイッチング回路と、
   該ドライバの駆動周波数を制御する制御回路と、
   前記スイッチング回路の高周波出力が印加される放電灯と、
   該放電灯に流れる電流を制限するチョーク回路と、
   前記放電灯に流れる電流を検出するランプ電流検出回路とを備え、
   前記制御回路が前記ランプ電流検出回路及び前記位相角検出回路の出力をもとに前記ドライバを制御し、
   前記電源回路は、
   直列接続した第１及び第２のコンデンサ並びに直列に順極性接続した第１、第２、第３及び第４のダイオードからなり、
   第１のコンデンサの負極と第２のコンデンサの正極を接続し、第１のダイオードのカソードと第１のコンデンサの正極との接続点を前記電源回路の出力点とし、
   第４のダイオードのアノードと第２のコンデンサの負極との接続点をグランドとする構成とし、
   前記ＡＣ電源の一端を、第２のコンデンサの正極に接続し、他端を第３のダイオードのカソードに接続し、
   前記スイッチング回路の出力点に、前記放電灯とチョーク回路の直列回路を接続し、
   前記チョーク回路に発生する電圧を第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点にそれぞれインピーダンス素子を介して帰還するように構成し、
   前記第１と第２のダイオードの接続点及び第３と第４のダイオードの接続点に接続されるインピーダンス素子がそれぞれ第３及び第４のコンデンサであり、前記チョーク回路が中間タップを設けたチョークコイルであって、前記第３と第４のコンデンサの接続点と前記中間タップとを、直接もしくはインダクタを介して接続し、
   前記ドライバの駆動周波数の変動範囲が、
   前記中間タップと前記第２のコンデンサの正極との間を流れる第２の電流の中で前記放電灯の放電電流として流れる第３の電流が周波数に対して極小となる点を、含み、
   前記第１の電流が前記第２の電流より支配的な第１の期間と、前記第２の電流が前記第１の電流より支配的な第２の期間において、前記第１の期間と前記第２の期間で異なる駆動制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 前記第１の期間において前記ランプ電流検出回路の出力をもとに、前記ドライブの駆動周波数を帰還制御し、前記第２の期間は固定の周波数で駆動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記第１の期間と前記第２の期間とで、帰還値を決定するための設定が異なることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
6. 少なくとも２つ以上の調光範囲で、帰還値を決定するための設定が異なることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
7. 第１の調光範囲において、前記第１の期間と前記第２の期間とも帰還値を決定するための設定を同一とし、第２の調光範囲において、前記第１の期間と前記第２の期間で帰還値を決定するための設定が異なることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
8. 前記調光制御回路において、少なくとも２つ以上の帰還値を決定するための設定を有し、ＡＣ電源による電圧変化と同期して前記帰還値を変化させることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。
9. 前記帰還値を前記ＡＣ電源の半分の周期で変化させることを特徴とする請求項７または８記載の放電灯点灯装置。
10. 前記帰還値を、前記ＡＣ電源に接続された位相制御式調光器内のサイリスタのＯＮ期間とＯＦＦ期間との間で変化させることを特徴とする請求項８または９記載の放電灯点灯装置。
11. 前記帰還対象が、前記駆動周波数の範囲であることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
12. 前記帰還対象が、前記駆動周波数の上限であることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
13. 前記第１の期間の帰還対象である駆動周波数の上限が、前記第２の期間の帰還対象である駆動周波数の上限よりも高いことを特徴とする請求項１２記載の放電灯点灯装置。
14. 前記第２の期間の帰還対象である駆動周波数の上限が、前記第３の電流の極小点を与える周波数よりも低い周波数であることを特徴とする請求項１３記載の放電灯点灯装置。
15. 前記帰還値を決定するための設定の変化を連続的にしたことを特徴とする請求項５乃至１４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
16. 前記位相角検出回路が第１、第２の比較器を有し、
    前記第２、第３のダイオードの接続点における分圧値を検出値とし、
    前記第１、第２のコンデンサの接続点における第１、第２の分圧値をそれぞれ第１、第２のしきい値とし、
    該第１のしきい値の平均値が検出値の平均値よりも高く、該第２のしきい値の平均値が検出値の平均値よりも低くなるように設定し、
    前記第１の比較器では、検出値が前記第１のしきい値を上回ったときにハイ出力となるように、
    前記第２の比較器では、検出値が前記第２のしきい値を下回ったときにハイ出力となるように設定し、
    前記第１及び前記第２の比較器の出力を前記位相角検出回路の出力としたことを特徴とする請求項５乃至１５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。

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