JPH07274523A - 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents
電源装置、放電灯点灯装置および照明装置Info
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- JPH07274523A JPH07274523A JP6059383A JP5938394A JPH07274523A JP H07274523 A JPH07274523 A JP H07274523A JP 6059383 A JP6059383 A JP 6059383A JP 5938394 A JP5938394 A JP 5938394A JP H07274523 A JPH07274523 A JP H07274523A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高調波を低減した電源装置、放電灯点灯装置お
よび照明装置を回路構成を簡単にして安価に提供できる
ようにする。 【構成】脈流化整流手段の出力側に第1のコンデンサと
第2のコンデンサおよびインダクタを直列に含む回路か
らなる電圧汲み上げ手段とを並列に接続し、さらにこれ
らと並列的に接続する高周波インバータのスイッチング
素子と逆並列にダイオードを設けてなる。スイッチング
素子のオフ時にインバータの無効電流が上記ダイオード
を介して第1のコンデンサに回生され、第2のコンデン
サの電荷が第1のコンデンサに電圧汲み上げにより充電
される。
よび照明装置を回路構成を簡単にして安価に提供できる
ようにする。 【構成】脈流化整流手段の出力側に第1のコンデンサと
第2のコンデンサおよびインダクタを直列に含む回路か
らなる電圧汲み上げ手段とを並列に接続し、さらにこれ
らと並列的に接続する高周波インバータのスイッチング
素子と逆並列にダイオードを設けてなる。スイッチング
素子のオフ時にインバータの無効電流が上記ダイオード
を介して第1のコンデンサに回生され、第2のコンデン
サの電荷が第1のコンデンサに電圧汲み上げにより充電
される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、入力電流の高調波を低
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。
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】従来この種の電源装置または放電灯点灯
装置として、いくつかの回路方式が提案されている。図
8に示すものはそのうちの一方式であって、特開平5−
211774号公報に開示されている。このものは交流
電源81にダイオードブリッジからなる全波整流回路8
2の入力端子を接続し、その全波整流回路82の出力端
子に第1のコンデンサ83を並列に接続し、その第1の
コンデンサ83にダイオード84を順極性に介して第2
のコンデンサ85を並列に接続する。第2のコンデンサ
85の両端間にダイオード86a、インダクタ87およ
び充電用コンデンサ88の直列回路を並列に接続する。
ここで、第2のコンデンサ85、充電用コンデンサ88
およびインダクタ87は振動回路を形成する。また、イ
ンダクタ87およびダイオード86aの接続点とスイッ
チング素子89aとの間にダイオード86bを図示極性
に接続している。そして第2のコンデンサ85に高周波
インバータ回路89の入力端を並列に接続する。
装置として、いくつかの回路方式が提案されている。図
8に示すものはそのうちの一方式であって、特開平5−
211774号公報に開示されている。このものは交流
電源81にダイオードブリッジからなる全波整流回路8
2の入力端子を接続し、その全波整流回路82の出力端
子に第1のコンデンサ83を並列に接続し、その第1の
コンデンサ83にダイオード84を順極性に介して第2
のコンデンサ85を並列に接続する。第2のコンデンサ
85の両端間にダイオード86a、インダクタ87およ
び充電用コンデンサ88の直列回路を並列に接続する。
ここで、第2のコンデンサ85、充電用コンデンサ88
およびインダクタ87は振動回路を形成する。また、イ
ンダクタ87およびダイオード86aの接続点とスイッ
チング素子89aとの間にダイオード86bを図示極性
に接続している。そして第2のコンデンサ85に高周波
インバータ回路89の入力端を並列に接続する。
【0003】上記従来のものは、充電用コンデンサ88
の充電電圧が整流回路82の出力電圧すなわち第1のコ
ンデンサ83の端子電圧より低い区間においては、高周
波インバータ回路89が発振動作を行うと、発振のオン
時に高周波インバータ回路89には主に第1のコンデン
サ83から入力電流が供給され、交流電源81からは第
1のコンデンサ83にエネルギー補給が行われる。ま
た、同時に振動回路により充電用コンデンサ88が充電
され整流回路82からの脈流電圧のピーク値より低い直
流電圧を蓄える。第1のコンデンサ83の電圧が充電用
コンデンサ88の電圧より低くなると、発振のオン時に
高周波インバータ回路89には最初に第2のコンデンサ
85から入力電流が供給され、第2のコンデンサ85の
電圧が第1のコンデンサ83の電圧と等しくなると、今
度は第1のコンデンサ83から入力電流が供給される。
充電用コンデンサ88からの高周波インバータ回路89
への入力電流はインダクタ87のインダクタンスのため
に遅れ、高周波インバータ回路89の発振がオフする直
前に行われる。そして発振がオフすると、充電用コンデ
ンサ88はインダクタ87と第2のコンデンサ85に対
する電圧供給源となる。そうして共振的振動により第2
のコンデンサ85に対する充電が行われる。この作用は
充電用コンデンサ88の電荷を第2のコンデンサ85に
汲み上げることになるので、この方式はコンデンサ汲み
上げ式と呼称することができる。
の充電電圧が整流回路82の出力電圧すなわち第1のコ
ンデンサ83の端子電圧より低い区間においては、高周
波インバータ回路89が発振動作を行うと、発振のオン
時に高周波インバータ回路89には主に第1のコンデン
サ83から入力電流が供給され、交流電源81からは第
1のコンデンサ83にエネルギー補給が行われる。ま
た、同時に振動回路により充電用コンデンサ88が充電
され整流回路82からの脈流電圧のピーク値より低い直
流電圧を蓄える。第1のコンデンサ83の電圧が充電用
コンデンサ88の電圧より低くなると、発振のオン時に
高周波インバータ回路89には最初に第2のコンデンサ
85から入力電流が供給され、第2のコンデンサ85の
電圧が第1のコンデンサ83の電圧と等しくなると、今
度は第1のコンデンサ83から入力電流が供給される。
充電用コンデンサ88からの高周波インバータ回路89
への入力電流はインダクタ87のインダクタンスのため
に遅れ、高周波インバータ回路89の発振がオフする直
前に行われる。そして発振がオフすると、充電用コンデ
ンサ88はインダクタ87と第2のコンデンサ85に対
する電圧供給源となる。そうして共振的振動により第2
のコンデンサ85に対する充電が行われる。この作用は
充電用コンデンサ88の電荷を第2のコンデンサ85に
汲み上げることになるので、この方式はコンデンサ汲み
上げ式と呼称することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、高周波インバータ回路89のスイッ
チング素子89aに出力トランスの1次巻線89bを通
る電流と充電用コンデンサ88の充電電流とが重畳して
流れる。従って、スイッチング素子89aに容量の大き
なものを使用しなければならないという問題がある。ま
た、ダイオード86a、86bを必要とし、回路構成も
複雑になり、従ってコスト高となる。
来技術においては、高周波インバータ回路89のスイッ
チング素子89aに出力トランスの1次巻線89bを通
る電流と充電用コンデンサ88の充電電流とが重畳して
流れる。従って、スイッチング素子89aに容量の大き
なものを使用しなければならないという問題がある。ま
た、ダイオード86a、86bを必要とし、回路構成も
複雑になり、従ってコスト高となる。
【0005】本発明は、従来技術の欠点を解決するもの
で、回路構成も簡単にでき、従って安価にできる高調波
を低減した電源装置、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。
で、回路構成も簡単にでき、従って安価にできる高調波
を低減した電源装置、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。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の電源装置は、
交流を整流して脈流を出力する脈流化整流手段と、脈流
化整流手段の出力側に接続された第1のコンデンサと、
第2のコンデンサおよびインダクタを直列に含む回路を
有して第1のコンデンサと並列的に接続され後記高周波
インバータのスイッチング素子のオフ時に第2のコンデ
ンサの充電電荷により第1のコンデンサを充電する電圧
汲み上げ手段と、スイッチング素子およびスイッチング
素子に逆並列接続されたダイオードを有しスィッチング
素子のオン、オフにより高周波出力を生じるように構成
され脈流化整流手段の出力電圧が第1のコンデンサの充
電電圧より高いときは脈流化整流手段から主として入力
電流の供給を受け脈流化整流手段の出力電圧が第1のコ
ンデンサの充電電圧より低い区間においては第1のコン
デンサから主として入力電流の供給を受けスイッチング
素子のオフ時に無効電流を上記ダイオードを介して第1
のコンデンサに回生するように関係付けられた高周波イ
ンバータと、を具備したことを特徴としている。
交流を整流して脈流を出力する脈流化整流手段と、脈流
化整流手段の出力側に接続された第1のコンデンサと、
第2のコンデンサおよびインダクタを直列に含む回路を
有して第1のコンデンサと並列的に接続され後記高周波
インバータのスイッチング素子のオフ時に第2のコンデ
ンサの充電電荷により第1のコンデンサを充電する電圧
汲み上げ手段と、スイッチング素子およびスイッチング
素子に逆並列接続されたダイオードを有しスィッチング
素子のオン、オフにより高周波出力を生じるように構成
され脈流化整流手段の出力電圧が第1のコンデンサの充
電電圧より高いときは脈流化整流手段から主として入力
電流の供給を受け脈流化整流手段の出力電圧が第1のコ
ンデンサの充電電圧より低い区間においては第1のコン
デンサから主として入力電流の供給を受けスイッチング
素子のオフ時に無効電流を上記ダイオードを介して第1
のコンデンサに回生するように関係付けられた高周波イ
ンバータと、を具備したことを特徴としている。
【0007】請求項2の電源装置は、交流を整流して脈
流を出力する脈流化整流手段と、脈流化整流手段の出力
側に接続された第1のコンデンサと、第2のコンデンサ
および後記高周波インバータが少なくとも軽負荷のとき
には飽和するインダクタを直列に含む回路を有して第1
のコンデンサと並列的に接続され後記高周波インバータ
のスイッチング素子のオフ時に第2のコンデンサの充電
電荷により第1のコンデンサを充電する電圧汲み上げ手
段と、スイッチング素子およびスイッチング素子に逆並
列接続されたダイオードを有しスィッチング素子のオ
ン、オフにより高周波出力を生じるように構成され脈流
化整流手段の出力電圧が第1のコンデンサの充電電圧よ
り高いときは脈流化整流手段から主として入力電流の供
給を受け脈流化整流手段の出力電圧が第1のコンデンサ
の充電電圧より低い区間においては第1のコンデンサか
ら主として入力電流の供給を受けスイッチング素子のオ
フ時に無効電流を上記ダイオードを介して第1のコンデ
ンサに回生するように関係付けられた高周波インバータ
と、を具備したことを特徴としている。
流を出力する脈流化整流手段と、脈流化整流手段の出力
側に接続された第1のコンデンサと、第2のコンデンサ
および後記高周波インバータが少なくとも軽負荷のとき
には飽和するインダクタを直列に含む回路を有して第1
のコンデンサと並列的に接続され後記高周波インバータ
のスイッチング素子のオフ時に第2のコンデンサの充電
電荷により第1のコンデンサを充電する電圧汲み上げ手
段と、スイッチング素子およびスイッチング素子に逆並
列接続されたダイオードを有しスィッチング素子のオ
ン、オフにより高周波出力を生じるように構成され脈流
化整流手段の出力電圧が第1のコンデンサの充電電圧よ
り高いときは脈流化整流手段から主として入力電流の供
給を受け脈流化整流手段の出力電圧が第1のコンデンサ
の充電電圧より低い区間においては第1のコンデンサか
ら主として入力電流の供給を受けスイッチング素子のオ
フ時に無効電流を上記ダイオードを介して第1のコンデ
ンサに回生するように関係付けられた高周波インバータ
と、を具備したことを特徴としている。
【0008】請求項3の電源装置は、交流を整流して脈
流を出力する脈流化整流手段と、脈流化整流手段の出力
側に接続された比較的容量の小さい第1のコンデンサ
と、第1のコンデンサと並列的に接続された比較的容量
の大きい第2のコンデンサおよびインダクタを直列に含
む回路と、入力端が第1のコンデンサと並列的に接続さ
れるとともにスイッチング素子およびスイッチング素子
に逆並列接続されたダイオードを有しスィッチング素子
のオン、オフにより高周波出力を生じるように構成され
た高周波インバータと、を具備したことを特徴としてい
る。
流を出力する脈流化整流手段と、脈流化整流手段の出力
側に接続された比較的容量の小さい第1のコンデンサ
と、第1のコンデンサと並列的に接続された比較的容量
の大きい第2のコンデンサおよびインダクタを直列に含
む回路と、入力端が第1のコンデンサと並列的に接続さ
れるとともにスイッチング素子およびスイッチング素子
に逆並列接続されたダイオードを有しスィッチング素子
のオン、オフにより高周波出力を生じるように構成され
た高周波インバータと、を具備したことを特徴としてい
る。
【0009】請求項4の放電灯点灯装置は、交流を整流
して脈流を出力する脈流化整流手段と、脈流化整流手段
の出力側に接続された第1のコンデンサと、第2のコン
デンサおよびインダクタを直列に含む回路を有して第1
のコンデンサと並列的に接続され後記高周波インバータ
のスイッチング素子のオフ時に第2のコンデンサの充電
電荷により第1のコンデンサを充電する電圧汲み上げ手
段と、入力端が第1のコンデンサと並列的に接続される
とともにスイッチング素子およびスイッチング素子に逆
並列接続されたダイオードを有しスィッチング素子のオ
ン、オフにより高周波出力を生じるように構成された高
周波インバータと、高周波インバータから高周波を供給
されて点灯する放電灯と、を具備したことを特徴として
いる。
して脈流を出力する脈流化整流手段と、脈流化整流手段
の出力側に接続された第1のコンデンサと、第2のコン
デンサおよびインダクタを直列に含む回路を有して第1
のコンデンサと並列的に接続され後記高周波インバータ
のスイッチング素子のオフ時に第2のコンデンサの充電
電荷により第1のコンデンサを充電する電圧汲み上げ手
段と、入力端が第1のコンデンサと並列的に接続される
とともにスイッチング素子およびスイッチング素子に逆
並列接続されたダイオードを有しスィッチング素子のオ
ン、オフにより高周波出力を生じるように構成された高
周波インバータと、高周波インバータから高周波を供給
されて点灯する放電灯と、を具備したことを特徴として
いる。
【0010】請求項5の照明装置は、請求項1ないし3
のいずれか一記載の電源装置と、電源装置を収納した照
明装置本体と、電源装置の高周波インバータから高周波
を供給されて点灯し照明装置本体に配設された放電灯
と、を具備したことを特徴としている。
のいずれか一記載の電源装置と、電源装置を収納した照
明装置本体と、電源装置の高周波インバータから高周波
を供給されて点灯し照明装置本体に配設された放電灯
と、を具備したことを特徴としている。
【0011】
【作用】請求項1および3の発明では、交流電源が投入
されると、脈流化整流手段から脈流が出力される。第1
のコンデンサはこの脈流により充電される。また、第2
のコンデンサはインダクタを介して充電される。脈流出
力電圧が第1のコンデンサの電圧より高い区間において
は主として脈流化整流手段から高周波インバータに入力
電流が供給されてインバータは作動し、高周波出力を発
生する。脈流出力電圧が第1のコンデンサの電圧より低
い区間においては脈流整流化手段または要すればこれと
は別に脈流整流化手段と直列に挿入した整流手段がオフ
し、高周波インバータへは主として第2のコンデンサか
ら入力電流が供給される。再び脈流出力電圧が第1のコ
ンデンサの電圧より高くなると、脈流化整流手段または
別に挿入した整流手段がオンし、脈流化整流手段から高
周波インバータの入力電流が供給される。
されると、脈流化整流手段から脈流が出力される。第1
のコンデンサはこの脈流により充電される。また、第2
のコンデンサはインダクタを介して充電される。脈流出
力電圧が第1のコンデンサの電圧より高い区間において
は主として脈流化整流手段から高周波インバータに入力
電流が供給されてインバータは作動し、高周波出力を発
生する。脈流出力電圧が第1のコンデンサの電圧より低
い区間においては脈流整流化手段または要すればこれと
は別に脈流整流化手段と直列に挿入した整流手段がオフ
し、高周波インバータへは主として第2のコンデンサか
ら入力電流が供給される。再び脈流出力電圧が第1のコ
ンデンサの電圧より高くなると、脈流化整流手段または
別に挿入した整流手段がオンし、脈流化整流手段から高
周波インバータの入力電流が供給される。
【0012】高周波インバータのスイッチング素子がオ
フのときにインバータの無効電流がスイッチング素子と
逆並列のダイオードを介して第1のコンデンサに回生
し、第1のコンデンサは充電される。また、の充電電荷
はインダクタにより遅延されて第1のコンデンサをさら
に充電する。すなわち電圧汲み上げが行われる。
フのときにインバータの無効電流がスイッチング素子と
逆並列のダイオードを介して第1のコンデンサに回生
し、第1のコンデンサは充電される。また、の充電電荷
はインダクタにより遅延されて第1のコンデンサをさら
に充電する。すなわち電圧汲み上げが行われる。
【0013】以上の動作により、交流電源から流入する
電流は連続した波形となり、高調波は大幅に低減され
る。
電流は連続した波形となり、高調波は大幅に低減され
る。
【0014】請求項2の発明では、請求項1の構成にお
いて高周波インバータが無負荷または軽負荷すなわち少
なくとも軽負荷になると、高周波インバータの無効電流
が増加する。この無効電流はスイッチング素子のオフ時
にスイッチング素子と逆並列のダイオードを介して第1
のコンデンサに回生するとともに、第2のコンデンサに
も回生する。このため、電圧汲み上げ手段の電圧が著し
く上昇しようとするが、インダクタが飽和するので、電
圧上昇は抑制される。
いて高周波インバータが無負荷または軽負荷すなわち少
なくとも軽負荷になると、高周波インバータの無効電流
が増加する。この無効電流はスイッチング素子のオフ時
にスイッチング素子と逆並列のダイオードを介して第1
のコンデンサに回生するとともに、第2のコンデンサに
も回生する。このため、電圧汲み上げ手段の電圧が著し
く上昇しようとするが、インダクタが飽和するので、電
圧上昇は抑制される。
【0015】請求項4の発明は、放電灯点灯装置である
が、請求項1および3と同じ作用をし、放電灯を良好に
点灯しながら電源に対して高調波を出さない。
が、請求項1および3と同じ作用をし、放電灯を良好に
点灯しながら電源に対して高調波を出さない。
【0016】請求項5の発明は、照明装置であるが、請
求項1ないし4と同様の動作をする。
求項1ないし4と同様の動作をする。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし6に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【0018】図1は、本発明の第1の実施例を示す回路
図である。図において、ACは交流電源、Rec1は脈
流化整流手段例えばダイオードブリッジ整流回路、Re
c2は整流手段例えばダイオード、C1は比較的容量の
小さい第1のコンデンサで、整流手段Rec2を介して
脈流化整流手段Rec1に接続している。なお、脈流化
整流手段Rec1はその一部として脈流の形成に悪影響
しない程度に比較的容量の小さいコンデンサC3を含む
ことが許容される。VPは電圧汲み上げ手段で、比較的
容量の大きい第2のコンデンサC2およびインダクタL
の直列回路を含み、第1のコンデンサC1に並列的に接
続している。INVは高周波インバータで、その入力端
は第1のコンデンサに並列的に接続されている。本実施
例のインバータは一石電圧共振形インバータで、出力ト
ランスTfの一次巻線w1とスイッチング素子Tr例え
ばトランジスタとを直列して第1のコンデンサC1に並
列接続し、スイッチング素子と逆並列にダイオードRe
c3と共振用のコンデンサC4とを並列接続し、出力ト
ランスTfの2次巻線w2に負荷DL例えば放電灯を接
続して構成されている。
図である。図において、ACは交流電源、Rec1は脈
流化整流手段例えばダイオードブリッジ整流回路、Re
c2は整流手段例えばダイオード、C1は比較的容量の
小さい第1のコンデンサで、整流手段Rec2を介して
脈流化整流手段Rec1に接続している。なお、脈流化
整流手段Rec1はその一部として脈流の形成に悪影響
しない程度に比較的容量の小さいコンデンサC3を含む
ことが許容される。VPは電圧汲み上げ手段で、比較的
容量の大きい第2のコンデンサC2およびインダクタL
の直列回路を含み、第1のコンデンサC1に並列的に接
続している。INVは高周波インバータで、その入力端
は第1のコンデンサに並列的に接続されている。本実施
例のインバータは一石電圧共振形インバータで、出力ト
ランスTfの一次巻線w1とスイッチング素子Tr例え
ばトランジスタとを直列して第1のコンデンサC1に並
列接続し、スイッチング素子と逆並列にダイオードRe
c3と共振用のコンデンサC4とを並列接続し、出力ト
ランスTfの2次巻線w2に負荷DL例えば放電灯を接
続して構成されている。
【0019】次に図1の実施例の動作を説明する。高周
波インバータINVは次のように作動する。スイッチン
グ素子Trがオン、オフすると、トランスTfの一次巻
線w1からみたインダクタンスとコンデンサC4とが共
振し、トランスTfの2次巻線w2に高周波交流出力が
得られる。負荷として放電灯DLを用いた場合、放電灯
DLはインバータの出力により高周波点灯される。
波インバータINVは次のように作動する。スイッチン
グ素子Trがオン、オフすると、トランスTfの一次巻
線w1からみたインダクタンスとコンデンサC4とが共
振し、トランスTfの2次巻線w2に高周波交流出力が
得られる。負荷として放電灯DLを用いた場合、放電灯
DLはインバータの出力により高周波点灯される。
【0020】高周波インバータに対する入力電流は次の
ように供給される。第1のコンデンサC1の電圧に対し
て脈流化整流電源Rec1の電圧が高い区間において
は、主として脈流化整流手段Rec1から整流手段Re
c2を介して供給される。脈流化整流手段Rec1の電
圧が第1のコンデンサC1の電圧より低い区間において
は、整流手段Rec2がオフするので、第1のコンデン
サC1から主として供給される。第1のコンデンサC1
の電圧が入力電流を供給して再び脈流化整流電源Rec
1の電圧より低くなると、整流手段Rec2がオンする
ので、再び脈流化整流電源Rec1から主として供給さ
れる。なお、コンデンサC1は脈流化直流により充電さ
れる。
ように供給される。第1のコンデンサC1の電圧に対し
て脈流化整流電源Rec1の電圧が高い区間において
は、主として脈流化整流手段Rec1から整流手段Re
c2を介して供給される。脈流化整流手段Rec1の電
圧が第1のコンデンサC1の電圧より低い区間において
は、整流手段Rec2がオフするので、第1のコンデン
サC1から主として供給される。第1のコンデンサC1
の電圧が入力電流を供給して再び脈流化整流電源Rec
1の電圧より低くなると、整流手段Rec2がオンする
ので、再び脈流化整流電源Rec1から主として供給さ
れる。なお、コンデンサC1は脈流化直流により充電さ
れる。
【0021】一方、第2のコンデンサC2もまた脈流化
整流手段の出力によりインダクタLを介して充電され
る。スイッチング素子Trがオフすると、第2のコンデ
ンサC2、インダクタLおよび第1のコンデンサC1の
閉回路が振動し、第2のコンデンサC2の電荷は第1の
コンデンサC1に移る。すなわち、コンデンサC2から
C1へ電圧の汲み上げが行われる。その結果、前述した
ように第1のコンデンサC1の電圧が脈流化整流手段R
ec1の電圧より高い区間が生じることになる。
整流手段の出力によりインダクタLを介して充電され
る。スイッチング素子Trがオフすると、第2のコンデ
ンサC2、インダクタLおよび第1のコンデンサC1の
閉回路が振動し、第2のコンデンサC2の電荷は第1の
コンデンサC1に移る。すなわち、コンデンサC2から
C1へ電圧の汲み上げが行われる。その結果、前述した
ように第1のコンデンサC1の電圧が脈流化整流手段R
ec1の電圧より高い区間が生じることになる。
【0022】また、スイッチング素子Trがオフする
と、1次巻線w1の無効電流が第1のコンデンサC1、
ダイオードRec3を通って回生され、第1のコンデン
サC1がこの無効電流によって充電される。
と、1次巻線w1の無効電流が第1のコンデンサC1、
ダイオードRec3を通って回生され、第1のコンデン
サC1がこの無効電流によって充電される。
【0023】図2は第1の実施例の動作波形図である。
(a)は高周波インバータINVのスイッチング素子T
rの電圧波形を示す。(b)はトランスTfの一次巻線
w1に流れる電流波形を示す。(c)は第1のコンデン
サC1の電圧波形を示す。(a)ではスイッチング素子
Trがオフ時にコンデンサC4とトランスTfとの共振
によりほぼ正弦波形の電圧が生じていることが分かる。
(b)において順方向の電流はスイッチング素子Trを
流れる電流であり、逆方向の電流IaはダイオードRe
c3を流れる無効電流すなわち第1のコンデンサC1に
充電される回生電流である。(c)においてVrec1
は脈流化整流手段の出力電圧を示し、この電圧より高い
区間Tの間整流手段Rec2がオフする。もちろん脈流
化整流手段の出力電圧Vrec1は交流電源ACの周波
数において脈流の変動をするが、図2の高周波スイッチ
ングを示す場合にはほぼ一定として示される。
(a)は高周波インバータINVのスイッチング素子T
rの電圧波形を示す。(b)はトランスTfの一次巻線
w1に流れる電流波形を示す。(c)は第1のコンデン
サC1の電圧波形を示す。(a)ではスイッチング素子
Trがオフ時にコンデンサC4とトランスTfとの共振
によりほぼ正弦波形の電圧が生じていることが分かる。
(b)において順方向の電流はスイッチング素子Trを
流れる電流であり、逆方向の電流IaはダイオードRe
c3を流れる無効電流すなわち第1のコンデンサC1に
充電される回生電流である。(c)においてVrec1
は脈流化整流手段の出力電圧を示し、この電圧より高い
区間Tの間整流手段Rec2がオフする。もちろん脈流
化整流手段の出力電圧Vrec1は交流電源ACの周波
数において脈流の変動をするが、図2の高周波スイッチ
ングを示す場合にはほぼ一定として示される。
【0024】第1の実施例において第1のコンデンサC
1の容量は、トランスTfのインダクタンスおよび第1
のコンデンサC1の共振周波数がインバータINVの発
振周波数に対して0.4〜0.9倍程度になるように設
定され、例えば0.022〜0.1μFの範囲から選定
される。一例として容量は0.047μFにする。これ
に対して第2のコンデンサC2の容量は比較的大きけれ
ばよく、例えば68μFにする。また、共振用のコンデ
ンサC4の容量は、コンデンサC4およびトランスTf
のインダクタンスの共振周波数がインバータINVの発
振周波数に対して1.1〜1.6倍程度になるように設
定され、例えば0.008〜0.018μFの範囲から
選定される。一例として容量は0.012μFにする。
さらにインダクタLのインダクタンスとしては上記一設
定例の場合、2mHに設定された。
1の容量は、トランスTfのインダクタンスおよび第1
のコンデンサC1の共振周波数がインバータINVの発
振周波数に対して0.4〜0.9倍程度になるように設
定され、例えば0.022〜0.1μFの範囲から選定
される。一例として容量は0.047μFにする。これ
に対して第2のコンデンサC2の容量は比較的大きけれ
ばよく、例えば68μFにする。また、共振用のコンデ
ンサC4の容量は、コンデンサC4およびトランスTf
のインダクタンスの共振周波数がインバータINVの発
振周波数に対して1.1〜1.6倍程度になるように設
定され、例えば0.008〜0.018μFの範囲から
選定される。一例として容量は0.012μFにする。
さらにインダクタLのインダクタンスとしては上記一設
定例の場合、2mHに設定された。
【0025】図3は第2の実施例を示す回路図である。
この実施例は第1の実施例に比較して電圧汲み上げ手段
VPaおよび高周波インバータINVaの部分が相違し
ている。その他の部分は図1と同じなので、同一部分に
同一符号を付して説明を省略する。 電圧汲み上げ手段
VPaは、そのインダクタLsが次の条件で飽和するよ
うに構成されている。すなわち負荷が無負荷または軽負
荷状態のときにインダクタが飽和する。負荷が無負荷ま
たは軽負荷状態のときに高周波インバータINVaの2
次電圧が上昇して無効電流が増加する。このため、第2
のコンデンサC2の電圧が上昇し、第2のコンデンサC
2、スイッチング素子Tra、Trbおよびダイオード
Rec3a、Rec3bに耐圧グレードの高い電子部品
を使用する必要がある。これに対して、インダクタLs
が飽和すると、インダクタンスが非常に小さくなるの
で、振動が少なくなり、第2のコンデンサC2の電圧が
上昇しなくなる。
この実施例は第1の実施例に比較して電圧汲み上げ手段
VPaおよび高周波インバータINVaの部分が相違し
ている。その他の部分は図1と同じなので、同一部分に
同一符号を付して説明を省略する。 電圧汲み上げ手段
VPaは、そのインダクタLsが次の条件で飽和するよ
うに構成されている。すなわち負荷が無負荷または軽負
荷状態のときにインダクタが飽和する。負荷が無負荷ま
たは軽負荷状態のときに高周波インバータINVaの2
次電圧が上昇して無効電流が増加する。このため、第2
のコンデンサC2の電圧が上昇し、第2のコンデンサC
2、スイッチング素子Tra、Trbおよびダイオード
Rec3a、Rec3bに耐圧グレードの高い電子部品
を使用する必要がある。これに対して、インダクタLs
が飽和すると、インダクタンスが非常に小さくなるの
で、振動が少なくなり、第2のコンデンサC2の電圧が
上昇しなくなる。
【0026】インダクタLsを飽和するように構成する
設計は次のとおりである。通常時にインダクタLsに流
れる電流をI1(A)、軽負荷時または無負荷時にイン
ダクタLsに流れる電流をI2(A)、インダクタLs
のインダクタンスをL(H)、そのコアの実効断面積を
A(m2)、巻数をnとし、コアの磁束密度を通常時は
Bm1、軽負荷時または無負荷時はBm2とすると、
設計は次のとおりである。通常時にインダクタLsに流
れる電流をI1(A)、軽負荷時または無負荷時にイン
ダクタLsに流れる電流をI2(A)、インダクタLs
のインダクタンスをL(H)、そのコアの実効断面積を
A(m2)、巻数をnとし、コアの磁束密度を通常時は
Bm1、軽負荷時または無負荷時はBm2とすると、
【数1】
【数2】 となり、I1<I2なので、Bm1<Bm2である。
【0027】従って、Bm2で飽和し、Bm1で不飽和と
なるようにn、AおよびLを最適設計すればよい。な
お、インダクタLsの飽和時の第2のコンデンサC2の
電圧Vc2は次式で表せる。
なるようにn、AおよびLを最適設計すればよい。な
お、インダクタLsの飽和時の第2のコンデンサC2の
電圧Vc2は次式で表せる。
【0028】
【数3】 したがって、飽和により電圧が低下することは容易に理
解できるであろう。
解できるであろう。
【0029】図3に示す第2の実施例の高周波インバー
タINVaは、いわゆる変形ハーフブリッジ形インバー
タである。一対のスイッチング素子Tra、Trbを電
源に対して直列接続し、両スイッチング素子の接続点に
出力トランスTfの一次巻線w1とコンデンサC5の直
列共振回路の一端が接続し、他端はスイッチング素子T
rbと上記直列共振回路とが並列されるように接続して
いる。出力トランスTfの2次巻線w2に負荷DLが接
続される。各スイッチング素子Tra、Trbと逆並列
にダイオードRec3a、Rec3bが接続されてい
る。なお、負荷として放電灯が使用され、放電灯の両電
極の非電源側端子間には始動用コンデンサC6が接続さ
れている。
タINVaは、いわゆる変形ハーフブリッジ形インバー
タである。一対のスイッチング素子Tra、Trbを電
源に対して直列接続し、両スイッチング素子の接続点に
出力トランスTfの一次巻線w1とコンデンサC5の直
列共振回路の一端が接続し、他端はスイッチング素子T
rbと上記直列共振回路とが並列されるように接続して
いる。出力トランスTfの2次巻線w2に負荷DLが接
続される。各スイッチング素子Tra、Trbと逆並列
にダイオードRec3a、Rec3bが接続されてい
る。なお、負荷として放電灯が使用され、放電灯の両電
極の非電源側端子間には始動用コンデンサC6が接続さ
れている。
【0030】高周波インバータINVaの動作は次のと
おりである。スイッチング素子Traがオンすると、出
力トランスTfの一次巻線w1を介してコンデンサC5
が直流電源から充電される。次にスイッチング素子Tr
aがオフし、スイッチング素子Trbがオンすると、コ
ンデンサC5の電荷が巻線w1、スイッチング素子Tr
bを介して放電する。以上の動作を高周波で繰り返し、
トランスTfの2次巻線w2に交流出力を得ることがで
きる。
おりである。スイッチング素子Traがオンすると、出
力トランスTfの一次巻線w1を介してコンデンサC5
が直流電源から充電される。次にスイッチング素子Tr
aがオフし、スイッチング素子Trbがオンすると、コ
ンデンサC5の電荷が巻線w1、スイッチング素子Tr
bを介して放電する。以上の動作を高周波で繰り返し、
トランスTfの2次巻線w2に交流出力を得ることがで
きる。
【0031】図4は第3の実施例を示す回路図である。
この実施例は第1の実施例に比較して高周波インバータ
INVbの部分が相違している。その他の部分は図1と
同じなので、同一部分に同一符号を付して説明を省略す
る。この実施例の高周波インバータはフルブリッジ形イ
ンバータである。直流電源に対してスイッチング素子T
ra、Trbの直列回路とTrc、Trdの直列回路と
をそれぞれ並列接続し、スイッチング素子Tra、Tr
bの接続点とTrc、Trdの接続点との間に出力トラ
ンスTfを接続してなる。また、各スイッチング素子と
逆並列にダイオードRec3a、Rec3b、Rec3
c、Rec3dが接続されている。
この実施例は第1の実施例に比較して高周波インバータ
INVbの部分が相違している。その他の部分は図1と
同じなので、同一部分に同一符号を付して説明を省略す
る。この実施例の高周波インバータはフルブリッジ形イ
ンバータである。直流電源に対してスイッチング素子T
ra、Trbの直列回路とTrc、Trdの直列回路と
をそれぞれ並列接続し、スイッチング素子Tra、Tr
bの接続点とTrc、Trdの接続点との間に出力トラ
ンスTfを接続してなる。また、各スイッチング素子と
逆並列にダイオードRec3a、Rec3b、Rec3
c、Rec3dが接続されている。
【0032】第3の実施例のインバータは、スイッチン
グ素子TraとTrdとが同時にオンオフし、スイッチ
ング素子TrbaとTrcとが上記と逆移相にオンオフ
することにより、出力トランスTfの一次巻線w1に交
互に電流がながれ、2次巻線w2に高周波出力を得るこ
とができる。
グ素子TraとTrdとが同時にオンオフし、スイッチ
ング素子TrbaとTrcとが上記と逆移相にオンオフ
することにより、出力トランスTfの一次巻線w1に交
互に電流がながれ、2次巻線w2に高周波出力を得るこ
とができる。
【0033】図5は第4の実施例を示す回路図である。
この実施例は図1と比較して高周波インバータINVc
の部分が相違している。その他の部分は図1と同じなの
で、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。この
実施例の高周波インバータは部分共振形インバータであ
る。出力トランスTfの一次巻線w1と主スイッチング
素子Treとを直列にして直流電源に接続し、脈流化整
流電源Rec1の一極とトランスTfの一次巻線w1お
よび主スイッチング素子Treの接続点との間にコンデ
ンサC7および補助スイッチング素子Trfの直列回路
を接続してなる。
この実施例は図1と比較して高周波インバータINVc
の部分が相違している。その他の部分は図1と同じなの
で、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。この
実施例の高周波インバータは部分共振形インバータであ
る。出力トランスTfの一次巻線w1と主スイッチング
素子Treとを直列にして直流電源に接続し、脈流化整
流電源Rec1の一極とトランスTfの一次巻線w1お
よび主スイッチング素子Treの接続点との間にコンデ
ンサC7および補助スイッチング素子Trfの直列回路
を接続してなる。
【0034】各スイッチング素子Tre、Trfと逆並
列にダイオードRec3e、Rec3fを接続してい
る。さらに主スイッチング素子Treと並列にコンデン
サC8が接続されている。
列にダイオードRec3e、Rec3fを接続してい
る。さらに主スイッチング素子Treと並列にコンデン
サC8が接続されている。
【0035】図6は第5の実施例を示す回路図である。
この実施例は図1と比較して脈流化整流手段Rec1a
の部分が相違している。その他の部分は図1と同じなの
で、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。この
実施例の脈流化整流手段Rec1aは比較的小容量のコ
ンデンサC3をダイオードブリッジの入力すなわち交流
側に接続している。ダイオードブリッジは脈流化整流手
段Rec1aを第1の実施例(図1)の整流手段Rec
2の機能を兼ねさせている。この場合、ダイオードブリ
ッジの少なくとも隣接する一対のダイオード例えばD
1、D2は高周波でオンオフするため、高周波特性の良
好なものを使用することが望ましい。
この実施例は図1と比較して脈流化整流手段Rec1a
の部分が相違している。その他の部分は図1と同じなの
で、同一部分に同一符号を付して説明を省略する。この
実施例の脈流化整流手段Rec1aは比較的小容量のコ
ンデンサC3をダイオードブリッジの入力すなわち交流
側に接続している。ダイオードブリッジは脈流化整流手
段Rec1aを第1の実施例(図1)の整流手段Rec
2の機能を兼ねさせている。この場合、ダイオードブリ
ッジの少なくとも隣接する一対のダイオード例えばD
1、D2は高周波でオンオフするため、高周波特性の良
好なものを使用することが望ましい。
【0036】図7は本発明の照明装置の一実施例を示す
正面図である。図においてBは照明装置本体、S、Sは
ソケット、EBは放電灯点灯装置である。放電灯はDL
で示す。照明装置は装置本体B内に配設されたスイッチ
(図示しない。)または本体外に設置されたスイッチ
(図示しない。)により点滅が制御される。
正面図である。図においてBは照明装置本体、S、Sは
ソケット、EBは放電灯点灯装置である。放電灯はDL
で示す。照明装置は装置本体B内に配設されたスイッチ
(図示しない。)または本体外に設置されたスイッチ
(図示しない。)により点滅が制御される。
【0037】本発明は以上の説明に限定されるものでは
なく、種々の変形を許容する。例えば高周波インバータ
は前述の実施例以外の種々のインバータを使用すること
ができる。電源装置の場合の負荷は放電灯に限定される
ものではなく、任意の負荷を使用することができる。
なく、種々の変形を許容する。例えば高周波インバータ
は前述の実施例以外の種々のインバータを使用すること
ができる。電源装置の場合の負荷は放電灯に限定される
ものではなく、任意の負荷を使用することができる。
【0038】
【効果】本発明は以上詳述したような構成および作用な
ので、以下の効果がある。
ので、以下の効果がある。
【0039】請求項1ないし4の発明によれば、電圧汲
み上げ手段または比較的大きな容量の第2のコンデンサ
およびインダクタを直列に含む回路がダイオードを必要
としないので、回路構成が簡単であり、また電圧汲み上
げ手段または上記回路の充放電電流がインバータのスイ
ッチング素子を流れないので、スイッチング素子に容量
の大きなものを使用する必要がなく、高調波の少ない電
源装置または放電灯点灯装置を安価に提供することがで
きる。
み上げ手段または比較的大きな容量の第2のコンデンサ
およびインダクタを直列に含む回路がダイオードを必要
としないので、回路構成が簡単であり、また電圧汲み上
げ手段または上記回路の充放電電流がインバータのスイ
ッチング素子を流れないので、スイッチング素子に容量
の大きなものを使用する必要がなく、高調波の少ない電
源装置または放電灯点灯装置を安価に提供することがで
きる。
【0040】特に請求項2の発明によれば、電圧汲み上
げ手段または上記回路のインダクタが高周波インバータ
の無負荷または軽負荷のときに飽和するので、第2のコ
ンデンサの電圧が上昇しないため、耐圧グレードの高い
電子部品を使用しなくてもよい。
げ手段または上記回路のインダクタが高周波インバータ
の無負荷または軽負荷のときに飽和するので、第2のコ
ンデンサの電圧が上昇しないため、耐圧グレードの高い
電子部品を使用しなくてもよい。
【0041】特に請求項5の発明によれば、請求項1な
いし3の発明と同じ効果を有する照明装置を提供するこ
とができる。
いし3の発明と同じ効果を有する照明装置を提供するこ
とができる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】第1の実施例の動作波形図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す回路図である。
【図5】本発明の第4の実施例を示す回路図である。
【図6】本発明の第5の実施例を示す回路図である。
【図7】本発明の照明装置の実施例を示す正面図であ
る。
る。
【図8】従来例を示す回路図である。
Rec1 脈流化整流手段 C1 第1のコンデンサ VP 電圧汲み上げ手段 C2 第2のコンデンサ L インダクタ Tf 高周波インバータ Tr スイッチング素子 Rec3 ダイオード
Claims (5)
- 【請求項1】 交流を整流して脈流を出力する脈流化整
流手段と;脈流化整流手段の出力側に接続された第1の
コンデンサと;第2のコンデンサおよびインダクタを直
列に含む回路を有して第1のコンデンサと並列的に接続
され、後記高周波インバータのスイッチング素子のオフ
時に第2のコンデンサの充電電荷により第1のコンデン
サを充電する電圧汲み上げ手段と;スイッチング素子お
よびスイッチング素子に逆並列接続されたダイオードを
有し、スィッチング素子のオン、オフにより高周波出力
を生じるように構成され、脈流化整流手段の出力電圧が
第1のコンデンサの充電電圧より高いときは脈流化整流
手段から主として入力電流の供給を受け、脈流化整流手
段の出力電圧が第1のコンデンサの充電電圧より低い区
間においては、第1のコンデンサから主として入力電流
の供給を受け、スイッチング素子のオフ時に無効電流を
上記ダイオードを介して第1のコンデンサに回生するよ
うに関係付けられた高周波インバータと;を具備したこ
とを特徴とする電源装置。 - 【請求項2】 交流を整流して脈流を出力する脈流化整
流手段と;脈流化整流手段の出力側に接続された第1の
コンデンサと;第2のコンデンサおよび後記高周波イン
バータが少なくとも軽負荷のときには飽和するインダク
タを直列に含む回路を有して第1のコンデンサと並列的
に接続され、後記高周波インバータのスイッチング素子
のオフ時に第2のコンデンサの充電電荷により第1のコ
ンデンサを充電する電圧汲み上げ手段と;スイッチング
素子およびスイッチング素子に逆並列接続されたダイオ
ードを有し、スィッチング素子のオン、オフにより高周
波出力を生じるように構成され、脈流化整流手段の出力
電圧が第1のコンデンサの充電電圧より高いときは脈流
化整流手段から主として入力電流の供給を受け、脈流化
整流手段の出力電圧が第1のコンデンサの充電電圧より
低い区間においては、第1のコンデンサから主として入
力電流の供給を受け、スイッチング素子のオフ時に無効
電流を上記ダイオードを介して第1のコンデンサに回生
するように関係付けられた高周波インバータと;を具備
したことを特徴とする電源装置。 - 【請求項3】 交流を整流して脈流を出力する脈流化整
流手段と;脈流化整流手段の出力側に接続された比較的
容量の小さい第1のコンデンサと;第1のコンデンサと
並列的に接続された比較的容量の大きい第2のコンデン
サおよびインダクタを直列に含む回路と;入力端が第1
のコンデンサと並列的に接続されるとともに、スイッチ
ング素子およびスイッチング素子に逆並列接続されたダ
イオードを有し、スィッチング素子のオン、オフにより
高周波出力を生じるように構成された高周波インバータ
と;を具備したことを特徴とする電源装置。 - 【請求項4】 交流を整流して脈流を出力する脈流化整
流手段と;脈流化整流手段の出力側に接続された第1の
コンデンサと;第2のコンデンサおよびインダクタを直
列に含む回路を有して第1のコンデンサと並列的に接続
され、後記高周波インバータのスイッチング素子のオフ
時に第2のコンデンサの充電電荷により第1のコンデン
サを充電する電圧汲み上げ手段と;入力端が第1のコン
デンサと並列的に接続されるとともに、スイッチング素
子およびスイッチング素子に逆並列接続されたダイオー
ドを有し、スィッチング素子のオン、オフにより高周波
出力を生じるように構成された高周波インバータと;高
周波インバータから高周波を供給されて点灯する放電灯
と;を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 【請求項5】 請求項1ないし3のいずれか一記載の電
源装置と;電源装置を収納した照明装置本体と;電源装
置の高周波インバータから高周波を供給されて点灯し、
照明装置本体に配設された放電灯と;を具備したことを
特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6059383A JPH07274523A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6059383A JPH07274523A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07274523A true JPH07274523A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13111711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6059383A Pending JPH07274523A (ja) | 1994-03-29 | 1994-03-29 | 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07274523A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040001573A (ko) * | 2002-06-28 | 2004-01-07 | 아프로시스템스 주식회사 | 단일 전력단 고역률 컨버터 |
-
1994
- 1994-03-29 JP JP6059383A patent/JPH07274523A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040001573A (ko) * | 2002-06-28 | 2004-01-07 | 아프로시스템스 주식회사 | 단일 전력단 고역률 컨버터 |
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