JPH07272876A - 電源装置及びこれを用いた放電灯点灯装置、照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可飽和電流トランスの１次巻線により負荷電
流を検出し、検出された負荷電流に従い可飽和電流トラ
ンスの一対の２次巻線により一対の電圧駆動スイッチン
グ素子の制御端子に制御信号を入力して負荷に対する出
力電力を制御するようにした自励式ハーフブリッジ型の
インバータ回路を備えた電源装置において、可飽和電流
トランスに３次巻線を不要とするため、可飽和電流トラ
ンスの一方の２次巻線間に接続されて、その２次巻線間
の電圧を直流化する直流化回路と直流化された電圧を平
滑化する平滑コンデンサとインピーダンス可変回路とよ
りなり負荷状態に応じてインピーダンス可変回路を通る
電流を制御する飽和時間制御回路を設けた構成とした場
合に、起動時のオーバシュートをなくすこと。 【構成】 起動時に飽和時間制御回路１３中の平滑コン
デンサＣ₆ を充電する起動時充電回路１９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自励式ハーフブリッジ
型のインバータ回路を備えた電源装置及びこれを用いた
放電灯点灯装置、照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のインバータ回路を備えた
電源装置ないしは放電灯点灯装置として、図４に示すよ
うなものが提案されている。まず、商用の交流電源１を
全波整流回路２で全波整流し、平滑コンデンサＣ₀ で平
滑してなる直流電源端子間には、インバータ回路３の主
要部をなす高圧側、低圧側で一対の電圧駆動スイッチン
グ素子、例えば、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）
４，５がハーフブリッジ構成で接続されている。これら
のＦＥＴ４，５の接続中点には可飽和電流トランス６の
１次巻線７、限流用バラストＬ₀ 及び直流カットコンデ
ンサＣ₁ を介して負荷として放電灯８が接続されてい
る。放電灯８の非電源側フィラメント間には予熱用コン
デンサＣ₂ が接続されている。

【０００３】ここに、前記各ＦＥＴ４，５のゲート・ソ
ース間には前記可飽和電流トランス６に磁気結合されて
駆動回路を形成する２次巻線９，１０が接続され、自励
式構成とされている。なお、ＦＥＴ５側にはそのオン・
オフ周期を決定するためのコンデンサＣ₃ が接続されて
いる。

【０００４】即ち、１次巻線７により放電灯８に対する
負荷電流を検出し、この負荷電流に従い可飽和電流トラ
ンス６の２次巻線９，１０によってＦＥＴ４，５の制御
端子（ゲート端子）に制御信号を入力して放電灯８に対
する出力を制御するものである。

【０００５】また、電源投入による起動時に、低圧側の
ＦＥＴ５を高圧側のＦＥＴ４に先行させてオンさせるた
めの起動回路１１が設けられている。この起動回路１１
は平滑コンデンサＣ₀ に並列に接続された抵抗Ｒ₁ とコ
ンデンサＣ₄ との直列回路によるＲＣ時定数回路１２
と、これらの抵抗Ｒ₁ とコンデンサＣ₄ との接続中点と
前記ＦＥＴ５のゲート端子との間に接続されたトリガ素
子、例えば、トリガダイオードＴＤ₁ とにより構成され
ている。これにより、インバータ回路３が起動する際に
は、抵抗Ｒ₁ 及びトリガダイオードＴＤ₁ を介してＦＥ
Ｔ５のゲートがトリガされ、このＦＥＴ５側が先にオン
することになる。

【０００６】このような構成において、例えば、放電灯
８を始動させる際には、高い２次電圧を必要とするた
め、可飽和電流トランス６の飽和時間を長くしてＦＥＴ
４，５のオン・オフ周期を長くして周波数を低くし、イ
ンバータ回路３の出力電圧を高くすることで放電灯８を
始動点灯させるが、放電灯８の点灯後には可飽和電流ト
ランス６の飽和時間を短くしＦＥＴ４，５のオン・オフ
周期を短くして周波数を高くし、インバータ回路３の出
力電圧を低くし放電灯８の点灯状態を維持するような制
御が必要となる。この他、始動点灯前のフィラメント予
熱時には予熱に適した出力電圧を与え、さらには、調光
点灯時にはその調光レベルに応じた出力電圧となるよう
に、インバータ回路３の発振動作を制御する必要があ
る。

【０００７】このため、可飽和電流トランス６に３次巻
線を設けるとともに、整流回路及び制御用トランジスタ
を設け、制御用トランジスタのベース電流を可変制御し
て整流回路に流れる電流を大小可変させることにより、
可飽和電流トランス６の飽和時間を可変させるようにし
たものがある。しかし、この方式の場合、３次巻線を必
要とし、コスト高となる他、可飽和電流トランス６のロ
スも大きくなってしまう等の欠点がある。

【０００８】この点、図４に示した提案例では、このよ
うな３次巻線以降の構成を不要とし、可飽和電流トラン
ス６の一方の２次巻線、例えば、低圧側の２次巻線１０
に対して飽和時間制御回路１３を接続したものである。
この飽和時間制御回路１３は、可飽和電流トランス６の
特性として２次巻線１０（又は、２次巻線９）に流れる
電流が変われば、その飽和時間も変わり、ＦＥＴ４，５
のオン・オフ周期が長短変化する点に着目し、可飽和電
流トランス６の飽和時間を変化させる作用を示すものと
して構成したものである。ここに、２次巻線１０に流れ
る電流はインピーダンス成分の大小によって可変し得る
ので、この飽和時間制御回路１３はインピーダンス成分
を含むものとして構成されている。具体的には、抵抗Ｒ
₂ ，Ｒ₃とダーリントン接続のトランジスタ１４，１５
（これらのトランジスタ１４，１５に代えて、１つのＦ
ＥＴにより構成してもよい）との直列回路によるインピ
ーダンス可変回路１６によりインピーダンス成分が構成
されている。前記トランジスタ１４，１５は負荷状態
（モード）、例えば、放電灯８の両端電圧に応じてベー
スに印加される制御電圧によってその抵抗が変化するも
のである。一方、前記２次巻線１０の両端間にはコンデ
ンサＣ₅ と半波整流用のダイオードＤ₁ ，Ｄ₂とを順に
接続した倍電圧整流回路（直流化回路）１７と、平滑コ
ンデンサＣ₆ とが順に接続されている。前記インピーダ
ンス可変回路１６はこの平滑コンデンＣ₆ の両端間に接
続されている。

【０００９】前記インピーダンス可変回路１６中のトラ
ンジスタ１５のベースに接続された制御電圧生成回路１
８は、放電灯８に並列に接続されたコンデンサＣ₇ ，Ｃ
₈ による分圧電圧をダイオードＤ₃ ，Ｄ₄ で整流するこ
とにより検出されたランプ電圧Ｖ_L や調光信号に基づき
各モード毎に異なる制御電圧をこのベースに与えるもの
である。即ち、ソフトスタートさせるための予熱モー
ド、高い２次電圧を必要とする始動モード、全光又は調
光なる点灯モードの各々に適した制御電圧をトランジス
タ１５のベースに与えてそのインピーダンスを切換える
ものであり、各モード毎に自動的に切換え動作するスイ
ッチング素子、ツェナダイオード、タイマ回路等を含ん
で構成されている。

【００１０】このような構成において、トランジスタ１
４，１５は負荷モード状態に応じた制御電圧で制御され
た導通状態となってそのインピーダンス成分が可変的な
値を示すものとなり、インピーダンス可変回路１６にお
けるインピーダンス値（抵抗値）も可変されることにな
る。このような状況下で、可飽和電流トランス６の２次
側、ここでは、２次巻線１０の出力を倍電圧整流回路１
７で倍電圧整流して平滑コンデンＣ₆ で平滑した後、イ
ンピーダンス可変回路１６に印加することにより、この
インピーダンス可変回路１６に流れる電流値、従って、
２次巻線１０に流れる電流も変化する。この電流が変化
すると、可飽和電流トランス６としての飽和時間も長短
可変されるものとなり、インバータ回路３の動作が自動
的に制御されることになる。なお、飽和時間制御回路１
３中に倍電圧整流回路１７及び平滑コンデンサＣ₆ を含
むのは、２次巻線１０に生じた電圧そのものではレベル
が低すぎるとともに、トランジスタ１４，１５は直流制
御するのが適当だからである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように可飽和電流
トランス６を用いた自励式ハーフブリッジ回路構成で、
２次巻線１０側の出力を倍電圧整流回路１７、平滑コン
デンサＣ₆ で倍電圧整流し、平滑した後のインピーダン
スをインピーダンス可変回路１６で可変させてモードを
切換えるものでは、電源投入後、起動回路１１が動作
し、トリガダイオードＴＤ₁ を通して低圧側のＦＥＴ５
をオンさせ発振させるが、この際、約２００μ秒の間
に、倍電圧整流回路１７中のコンデンサＣ₅ 、ダイオー
ドＤ₂ を介して平滑コンデンサＣ₆ が充電されることに
なる。このため、可飽和電流トランス６の２次側のイン
ピーダンスが小さくなったと等価的な動作となるため、
予熱モードに必要な電圧よりも高い電圧が図５に示すよ
うにオーバシュートとして発生してしまう。これによ
り、放電灯８は十分なフィラメント予熱（ソフトスター
ト）を経ずに、いきなり高い２次電圧が与えられて始動
することになり、早期黒化を起こす等の欠点がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
可飽和電流トランスの１次巻線により負荷電流を検出
し、検出された負荷電流に従い前記可飽和電流トランス
の一対の２次巻線により一対の電圧駆動スイッチング素
子の制御端子に制御信号を入力して負荷に対する出力電
力を制御するとともに、一方の前記電圧駆動スイッチン
グ素子を他方の前記電圧駆動スイッチング素子に先行さ
せてオンさせる起動回路を有する自励式ハーフブリッジ
型のインバータ回路を備えた電源装置において、前記可
飽和電流トランスの一方の前記２次巻線間に接続され
て、その２次巻線間の電圧を直流化する直流化回路と直
流化された電圧を平滑化する平滑コンデンサとインピー
ダンス成分を形成するインピーダンス可変回路とよりな
り負荷状態に応じて前記インピーダンス可変回路を通る
電流を制御する飽和時間制御回路を設け、起動時に前記
平滑コンデンサを充電する起動時充電回路を設けて電源
装置を構成したものである。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における起動時充電回路を、起動回路の時定数より短
い時定数を有するＲＣ時定数回路とトリガ素子とにより
構成したものである。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明における起動時充電回路を、起動回路のトリガ素子に
並列接続したダイオードにより構成したものである。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の電源装置に対する負荷を放電灯として放電灯点
灯装置を構成したものである。

【００１６】請求項５記載の発明は、器具本体と、この
器具本体に装着された放電灯と、この放電灯を点灯させ
る請求項４記載の放電灯点灯装置とにより照明装置を構
成したものである。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明においては、電源投入時、
一方の電圧駆動スイッチング素子が起動回路により発振
を開始する前に、起動時充電回路により飽和時間制御回
路中の平滑コンデンサが充電されるので、電圧駆動スイ
ッチング素子が発振する時には平滑コンデンサが既に充
電されているものとなり、飽和時間制御回路側を通して
この平滑コンデンサに充電電流が流れることがなくな
り、可飽和電流トランスの２次側のインピーダンスが小
さくなったと等価的に扱われることがなくなるので、オ
ーバシュートが発生せず、正常に予熱モードが行われた
後、高い２次電圧発生による始動点灯に移行することに
なる。よって、所謂オンピカがなくなり、放電灯の早期
黒化を回避し得る。このような作用を得るためにも、起
動時充電回路を、請求項２記載の発明のように起動回路
の時定数より短い時定数を有するＲＣ時定数回路とトリ
ガ素子とにより構成し、又は、請求項３記載の発明のよ
うに起動回路のトリガ素子に並列接続したダイオードに
より構成すればよく、簡単かつ安価に実現できる。この
結果、請求項４記載の発明のように放電灯点灯装置用と
して用い、或いは、請求項５記載の発明のようにこのよ
うな放電灯点灯装置を備えた照明装置として構成するこ
とにより、放電灯の早期黒化のない装置を実現できる。

【００１８】

【実施例】請求項１，２及び４記載の発明の一実施例を
図１に基づいて説明する。図４に示した部分と同一部分
は同一符号を用いて示す（以下の実施例でも同様とす
る）。本実施例は、図４に示した構成に加えて、平滑コ
ンデンサＣ₆ を起動時に即座に充電するための起動時充
電回路１９を設けたものである。この起動時充電回路１
９は起動回路１１と並列的なものであり、平滑コンデン
サＣ₀ の両端間に接続された抵抗Ｒ₄ とコンデンサＣ₉
との直列回路によるＲＣ時定数回路２０と、これらの抵
抗Ｒ₄ とコンデンサＣ₉ との接続中点と平滑コンデンサ
Ｃ₆ の一端との間に接続されたトリガ素子、例えば、ト
リガダイオードＴＤ₂ とにより構成されている。ここ
に、ＲＣ時定数回路２０の時定数Ｒ₄・Ｃ₉は起動回路１
１中のＲＣ時定数回路１２の時定数Ｒ₁・Ｃ₄よりも短く
（Ｒ₄・Ｃ₉＜Ｒ₁・Ｃ₄）設定されている点を特徴とす
る。

【００１９】このような構成によれば、電源を投入した
時、予熱モードとして動作するが、低圧側のＦＥＴ５が
起動回路１１により発振を開始する迄に、起動回路１１
中のＲＣ時定数回路１２の時定数Ｒ₁・Ｃ₄よりも時定数
の短いＲＣ時定数回路２０によってトリガダイオードＴ
Ｄ₂ が即座にトリガされて、平滑コンデンサＣ₆ に対し
て充電動作を行う。よって、これに遅れてトリガダイオ
ードＴＤ₁ が導通トリガされて起動回路１１により低圧
側のＦＥＴ５がオンし発振する段階では、平滑コンデン
サＣ₆ には電荷が充電されているので、コンデンサＣ
₅ 、ダイオードＤ₂ を介して平滑コンデンサＣ₆ に電流
が流れ込むことがなくなる。よって、起動時に、可飽和
電流トランス６の２次側のインピーダンスが小さくなっ
たと等価的な動作となることはなく、本来の予熱モード
に必要な電圧が得られるように制御が働き、オーバシュ
ートが発生することはない。これにより、放電灯８は十
分なフィラメント予熱（ソフトスタート）を経てから、
始動モードに移行し高い２次電圧が与えられて始動する
ことになり、所謂オンピカがなくなり、放電灯８の早期
黒化を回避できる。

【００２０】つづいて、請求項１，３及び４記載の発明
の一実施例を図２により説明する。本実施例は、前記実
施例の起動時充電回路１９に代えて、ダイオードＤ₅ の
みからなる起動時充電回路２１を設けたものである。こ
のダイオードＤ₅ は起動回路１１中のトリガダイオード
ＴＤ₁ に並列に接続されている。

【００２１】このような構成によれば、電源を投入した
時、予熱モードとして動作するが、低圧側のＦＥＴ５が
起動回路１１により発振を開始する迄に、起動回路１１
中のＲＣ時定数回路１２がその時定数Ｒ₁・Ｃ₄を経過す
る前に即座にダイオードＤ₅を介して、平滑コンデンサ
Ｃ₆ の充電動作が行われる。よって、これに遅れて起動
回路１１により低圧側のＦＥＴ５がオンし発振する段階
では、平滑コンデンサＣ₆ には電荷が充電されているの
で、コンデンサＣ₅ 、ダイオードＤ₂ を介して平滑コン
デンサＣ₆ に電流が流れ込むことがなくなる。ここに、
トリガダイオードＴＤ₁ が導通する段階では、コンデン
サＣ₄ の電位が放電されるため、ダイオードＤ₂ のアノ
ード側がほぼ零電位となるため、このダイオードＤ₂ は
起動時以外は機能しないものとなる。よって、本実施例
による場合も、起動時に、可飽和電流トランス６の２次
側のインピーダンスが小さくなったと等価的な動作とな
ることはなく、本来の予熱モードに必要な電圧が得られ
るように制御が働き、オーバシュートが発生することは
ない。これにより、放電灯８は十分なフィラメント予熱
（ソフトスタート）を経てから、始動モードに移行し高
い２次電圧が与えられて始動することになり、所謂オン
ピカがなくなり、放電灯８の早期黒化を回避できる。特
に、本実施例によれば、起動回路１１用のＲＣ時定数回
路１２を利用でき、ダイオードＤ₅ を付加するだけで極
めて簡単に実現できる。

【００２２】請求項５記載の発明の一実施例を図３によ
り説明する。本実施例では、図１又は図２に示したよう
な放電灯点灯装置２２を、例えば、図３に示すように、
放電灯８を装着する器具本体２３中の制御板に実装して
照明装置を構成したものである。

【００２３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、可飽和電
流トランスの１次巻線により負荷電流を検出し、検出さ
れた負荷電流に従い前記可飽和電流トランスの一対の２
次巻線により一対の電圧駆動スイッチング素子の制御端
子に制御信号を入力して負荷に対する出力電力を制御す
るとともに、一方の前記電圧駆動スイッチング素子を他
方の前記電圧駆動スイッチング素子に先行させてオンさ
せる起動回路を有する自励式ハーフブリッジ型のインバ
ータ回路を備えた電源装置において、前記可飽和電流ト
ランスの一方の前記２次巻線間に接続されて、その２次
巻線間の電圧を直流化する直流化回路と直流化された電
圧を平滑化する平滑コンデンサとインピーダンス成分を
形成するインピーダンス可変回路とよりなり負荷状態に
応じて前記インピーダンス可変回路を通る電流を制御す
る飽和時間制御回路を設け、起動時に前記平滑コンデン
サを充電する起動時充電回路を設けたので、電源投入
時、一方の電圧駆動スイッチング素子が起動回路により
発振を開始する前に、起動時充電回路により飽和時間制
御回路中の平滑コンデンサを充電させることができ、電
圧駆動スイッチング素子が発振する時には平滑コンデン
サが既に充電された状態とすることができるので、飽和
時間制御回路側を通してこの平滑コンデンサに充電電流
が流れず、可飽和電流トランスの２次側のインピーダン
スが小さくなったと等価的に扱われることがなくなるの
で、オーバシュートが発生せず、正常に予熱モードが行
われた後、高い２次電圧発生による始動点灯に移行させ
ることができ、よって、所謂オンピカがなくなり、放電
灯の早期黒化を回避することができ、このような効果を
得るためにも、起動時充電回路を、請求項２記載の発明
のように起動回路の時定数より短い時定数を有するＲＣ
時定数回路とトリガ素子とにより構成し、又は、請求項
３記載の発明のように起動回路のトリガ素子に並列接続
したダイオードにより構成すればよく、簡単かつ安価に
実現でき、この結果、請求項４記載の発明のように放電
灯点灯装置用として用い、或いは、請求項５記載の発明
のようにこのような放電灯点灯装置を備えた照明装置と
して構成することにより、放電灯の早期黒化のない装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２及び４記載の発明の一実施例を示
す回路構成図である。

【図２】請求項１，３及び４記載の発明の一実施例を示
す回路構成図である。

【図３】請求項５記載の発明の一実施例なる照明装置を
示す斜視図である。

【図４】従来例を示す回路構成図である。

【図５】その起動時の欠点を示すタイミングチャートで
ある。

【符号の説明】

３ インバータ回路 ４，５ 電圧駆動スイッチング素子 ６ 可飽和電流トランス ７ １次巻線 ８ 放電灯＝負荷 ９，１０ ２次巻線 １１ 起動回路 １３ 飽和時間制御回路 １６ インピーダンス可変回路 １７ 直流化回路 １９ 起動時充電回路 ２０ ＲＣ時定数回路 ２１ 起動時充電回路 ２２ 放電灯点灯装置 ２３ 器具本体 Ｃ₆ 平滑コンデンサ ＴＤ₁ 起動回路のトリガ素子 ＴＤ₂ 起動時充電回路のトリガ素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可飽和電流トランスの１次巻線により負
   荷電流を検出し、検出された負荷電流に従い前記可飽和
   電流トランスの一対の２次巻線により一対の電圧駆動ス
   イッチング素子の制御端子に制御信号を入力して負荷に
   対する出力電力を制御するとともに、一方の前記電圧駆
   動スイッチング素子を他方の前記電圧駆動スイッチング
   素子に先行させてオンさせる起動回路を有する自励式ハ
   ーフブリッジ型のインバータ回路を備えた電源装置にお
   いて、前記可飽和電流トランスの一方の前記２次巻線間
   に接続されて、その２次巻線間の電圧を直流化する直流
   化回路と直流化された電圧を平滑化する平滑コンデンサ
   とインピーダンス可変回路とよりなり負荷状態に応じて
   前記インピーダンス可変回路を通る電流を制御する飽和
   時間制御回路を設け、起動時に前記平滑コンデンサを充
   電する起動時充電回路を設けたことを特徴とする電源装
   置。
2. 【請求項２】 起動時充電回路が、起動回路の時定数よ
   り短い時定数を有するＲＣ時定数回路とトリガ素子とよ
   りなることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 起動時充電回路が、起動回路のトリガ素
   子に並列接続したダイオードよりなることを特徴とする
   請求項１記載の電源装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２又は３記載の電源装置に対
   する負荷を放電灯としたことを特徴とする放電灯点灯装
   置。
5. 【請求項５】 器具本体と、この器具本体に装着された
   放電灯と、この放電灯を点灯させる請求項４記載の放電
   灯点灯装置とよりなることを特徴とする照明装置。