JPH08273874A - 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成で総合歪率を改善した電源装置、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。 【構成】交流電源１に接続される整流装置４と、整流装
置４の出力端間に互いに直列的に接続され交互にオンオ
フする第１，第２のスイッチング装置６，５と、第１の
スイッチング装置６に対して並列的に設けられた第１の
コンデンサ８およびインダクタ７の直列回路と、第１，
第２のスイッチング装置６，５のオンオフに応じてイン
ダクタ７と共振回路を形成する第２のコンデンサ１１
と、インダクタ７および第２のコンデンサ１１の共振に
基づいて高周波出力を得る出力回路７−２と、出力回路
７−２を介して給電される負荷と直列的に設けられた一
次巻線１８−１，第１および第２のスイッチング装置の
ドライブ制御を行う二次巻線１８−２，１８−３，整流
装置４の出力端に設けられた三次巻線１２とを備えたト
ランス１８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流電源からの入力力
率を向上し、また、入力電流の歪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】本願出願人は、先にこの種装置として特
願平６−１７８９２５号において以下に示す技術手段を
提案した。以下、該技術手段のうち放電灯点灯装置を図
７を参照して説明する。

【０００３】まず、構成を説明する。商用交流電源２１
１にチョークコイル２１２およびコンデンサ２１３等か
らなるフィルタ回路が接続され、このフィルタ回路に整
流装置２１４が接続されている。該整流装置２１４は、
たとえば高速スイッチング性のダイオードから形成され
る。同整流装置２１４の出力端間には、第１のスイッチ
ング装置２１５および第２のスイッチング装置２１６が
互いに直列に接続されている。これらスイッチング装置
２１５，２１６は、たとえば電界効果トランジスタから
なるもので、寄生ダイオードをそれぞれ逆電流通流用の
ダイオードとして利用するようになっている。

【０００４】また、上記第１のスイッチング装置２１５
と並列的関係になるように、インダクタ２１７としての
リーケージ形絶縁トランスの一次巻線２１７−１および
第１のコンデンサ２１８が接続されている。この第１の
コンデンサ２１８は、上記整流装置２１４の出力周波数
に対して平滑作用を有している。

【０００５】上記インダクタ２１７の二次巻線２１７−
２には蛍光ランプ２１９が接続されている。この蛍光ラ
ンプ２１９のフィラメント間には、フィラメント予熱用
のコンデンサ２２０が接続されている。また、上記イン
ダクタ２１７のリーケージインダクタンスは、蛍光ラン
プ２１９の限流インピーダンスとしても作用する。

【０００６】また、上記第２のスイッチング装置２１６
に対しては、インダクタ２１７を介して第２のコンデン
サ２２１が並列的に接続されている。この第２のコンデ
ンサ２２１の容量は上記第１のコンデンサ２１８の容量
に比べて極端に小さく、インダクタ２１７のインダクタ
ンスと共に、上記スイッチング装置２１５，２１６のス
イッチング周波数において共振する値に選ばれている。

【０００７】図中、符号２２２は上記スイッチング装置
２１５，２１６のオンオフを制御する制御装置である。
この制御装置２２２は、スイッチング装置２１５，２１
６をたとえば略一定の整流装置２１４の出力周波数より
高い周波数でオンオフする。また、上記交流電源２１１
の出力電圧（整流装置２１４の出力電圧）の波高値の大
きさに応じて第２のスイッチング装置２１６のオン期間
を図８の関係のように変化可能になっている。

【０００８】すなわち、上記整流装置２１４の出力電圧
の波高値が大きい期間には、オン期間を小さく、波高値
が小さい期間には、オン期間を大きくする。したがっ
て、第１のスイッチング装置２１５のオン期間は、これ
と逆の関係に変化する。具体的には整流装置２１４の出
力電圧を検知する検知手段２２２−１と、この検知手段
２２２−１の検知電圧に応じてオン期間を変化させる発
振手段２２２−２とを設けている。上記発振手段２２２
−２としては、たとえば、ＰＷＭ（パルス幅調節）コン
トロール機能とスイッチング装置駆動機能を備えたもの
である。

【０００９】上記ＰＷＭコントロール機能を有するもの
としては、たとえばＩＣを利用しこのＩＣを主として構
成できる。また、スイッチング装置駆動機能としては、
バッファと、トランス、フォトカップラ等の伝達手段と
から構成できる。なお、上記発振手段２２２−２に外部
からの制御信号入力部２２２−３を設け、外部からの制
御信号によりスイッチング装置２１５，２１６のオン期
間を制御することも可能になっている。

【００１０】つぎに、図７に示した上記放電灯点灯装置
の作用を図９ないし図１２を参照して説明する。なお、
図９は、説明に必要な主要部のみを簡略化して示す等価
回路図で、図７と同じ部分には同じ符号を付してある。
また、図１０および図１１は、各部の電圧、電流波形を
示し、各図においてＶは電圧、Ｉは電流であり、それぞ
れの符号は図７のそれと一致している（ただし、図１０
および図１１（イ）のＶＧＳ５は、第１のスイッチング
装置２１５のゲート・ソース間電圧を示し、同（ハ）の
ＶＧＳ６は、第２のスイッチング装置２１６のゲート・
ソース間電圧を示す。）。また、図１０および図１１の
横軸（時間軸）は各スイッチング周波数の周期に対応し
ている。図１２は同じく各部の電圧、電流波形を示し、
横軸は整流装置の出力周波数の周期に対応している。

【００１１】最初に、交流電源電圧（非平滑直流電圧）
の波高値が大きい期間について図９および図１０を参照
しながら説明する。なお、この期間は、制御装置２２２
が検知電圧に応じて第２のスイッチング装置２１６をそ
のオン期間が相対的に小さくなるように制御する。

【００１２】期間（ａ）（図９の（ａ）、図１０の
（ａ）、以下同様）においては、第１のコンデンサ２１
８、第１のスイッチング装置２１５およびインダクタ２
１７の閉回路が形成される。このため、第１のコンデン
サ２１８に蓄積されていた電荷が前記閉回路を放電し、
図１０（ロ），（チ）に示すように、電流Ｉ２１５，Ｉ
２１６が流れる。

【００１３】期間（ｂ）においては、第１のスイッチン
グ装置２１５がオフし、第２のスイッチング装置２１６
はその寄生ダイオードがオンする。これにより、インダ
クタ２１７および第２のコンデンサ２２１が直列共振を
呈し、図１０（ニ），（ヌ）のように共振電流Ｉ２１
６，Ｉ２２１が流れる。これによって、第２のコンデン
サ２２１、インダクタ２１７の電圧Ｖ２２１，Ｖ２１７
には共振電圧が現れる。また、前記第２のコンデンサ２
２１の電圧と第１のコンデンサ２１８との和に等しい整
流装置２１４の両端電圧Ｖ２１４にも共振電圧が現れ
る。この共振電圧のピーク値は、インダクタ２１７の蓄
積エネルギすなわち上記期間（ａ）の最後に第１のスイ
ッチング装置２１５に流れている電流値（Ｉ２１５）お
よび第２のコンデンサ２２１の両端電圧（Ｖ２２１）に
よって決定される。

【００１４】期間（ｃ）においては、第２のスイッチン
グ装置２１６がオンし、共振電流が極性反転して逆向き
の共振電流が流れる（図１０（ニ），（ヌ））。上記期
間（ｂ），（ｃ）における共振電圧の波高値は、共振回
路の抵抗成分が小さいので、非平滑直流電圧より大きく
なる。すなわち、昇圧される。

【００１５】期間（ｄ）においては、共振電圧が低下
（減衰）して第２のコンデンサ２２１および第１のコン
デンサ２１８の両端電圧も低下しようとするから、整流
装置２１４から第１のコンデンサ２１８、インダクタ２
１７および第２のスイッチング装置２１６を介して電流
Ｉ２１４，Ｉ２１８およびＩ２１６が流れる（図１０
（ヘ），（チ），（ニ））。

【００１６】期間（ｅ）においては、第２のスイッチン
グ装置２１６がオフし、第１のスイッチング装置２１５
の寄生ダイオードがオンして、インダクタ２１７の蓄積
エネルギにより第１のスイッチング装置２１５の寄生ダ
イオードおよび第１のコンデンサ２１８に電流Ｉ２１
５，Ｉ２１８が流れる（図１０（ロ），（チ））。そし
て、期間（ａ）の状態に戻る。

【００１７】つぎに、非平滑直流電圧の波高値が小さい
期間について図１１を参照して説明する。この期間は、
制御装置２２２が検知電圧に応じて、第２のスイッチン
グ装置２１６のオン期間が相対的に大きくなるように制
御する。この場合の回路動作も基本的には図９の場合と
同様であるが、各部の電圧、電流波形は図１１のように
なる。

【００１８】図１１において注目すべき点は、同図
（ホ），（リ）に示すように、共振電圧の波高値が図１
０に比し大きくなっていることである。これは、非平滑
直流電圧の波高値が小さい期間には、この波高値に応じ
て第２のコンデンサ２２１に充電されている電圧が小さ
くなり（図１０，図１１の各（リ）参照）、この分第２
のコンデンサ２２１に流れ込む電流すなわち期間（ｂ）
における初期の共振電流値が大きくなるためである。

【００１９】したがって、非平滑直流電圧の波高値が低
くなる期間には、より昇圧でき、非平滑直流電圧の谷部
を持ち上げることができる。なお、図７のものはこれま
で説明してきたように、図８の関係でスイッチング装置
２１５，２１６のオン期間を制御するから、波高値が小
さい期間には第１のスイッチング装置２１５のオン期間
が相対的に小さくなっている。これにより、第１のスイ
ッチング装置２１５に流れる電流値が相対的に小さい段
階で遮断される。これは、期間（ｂ）における初期の共
振電流値を小さくするように作用するから、前述のよう
に第２のコンデンサ２２１の充電電圧の関係で共振電圧
が大きくなるものの、極端に昇圧して谷部の電圧値を過
度に大きくすることがない。

【００２０】このような作用により、インダクタ２１７
の二次巻線２１７−２に高周波交流電圧を誘起して、蛍
光ランプ２１９を高周波点灯させる。そして、交流電源
２１１からの入力電流Ｉ２１４は、図１２（イ）に示す
ようになる。これは、上述のように、期間（ｄ）におけ
る整流装置２１４からの電流が、整流装置２１４の非平
滑直流電圧の略全期間にわたって流れるからである。し
たがって、この電流が、入力力率を高めると共に、入力
電流の低歪に寄与する。なお、入力電流Ｉ２１４の高周
波成分はフィルタ回路により吸収することができる。ま
た、整流装置２１４の出力端間電圧Ｖ２１４は図１２
（ロ）に示すようになる。さらに、蛍光ランプ２１９の
電流は図１２（ハ）に示すようになり、第１のコンデン
サにより平滑化されている結果、その包絡線は非平滑直
流電圧のリプルを減少したものになる。図１２（ロ）に
おいて、正弦波の白い部分が整流装置２１４の非平滑直
流電圧を示し、正弦波に重畳されている部分が共振によ
り昇圧された電圧を示している。この出力端間電圧Ｖ２
１４をより平滑化されたものにするには、スイッチング
装置２１５，２１６のオン期間制御を図８のものより大
きく変化させればよい。

【００２１】また、先に本出願人は、図６に示す放電灯
点灯装置を提案している。以下、図６を参照して該技術
手段を説明する。

【００２２】この図６において、符号１は、たとえば商
用周波数の交流電源である。当該電源装置は、この交流
電源１にチョークコイル２およびコンデンサ３等からな
るフィルタ回路が接続され、このフィルタ回路には、整
流装置４としての全波整流器が接続されている。この整
流装置４は、たとえば高速スイッチング性のダイオード
から形成されている。また、整流装置４の出力端間に
は、一対のスイッチング装置５，６が直列的に接続され
ている。

【００２３】上記スイッチング装置５には、インダクタ
７としてのリーケージ形絶縁トランスの一次巻線７−１
および第１のコンデンサ８としての比較的大きな容量の
平滑コンデンサの直列回路が並列的に接続されている。
この第１のコンデンサ８は、整流装置４の出力周波数に
対して平滑作用を有している。

【００２４】そして、この技術手段では、インダクタ７
の両端に出力回路を形成している。すなわちインダクタ
７の二次巻線７−２を出力回路としている。この二次巻
線７−２には、たとえば、負荷としての放電灯９、たと
えば蛍光ランプが接続されている。また、該放電灯９の
フィラメント間には、フィラメント予熱用のコンデンサ
２０が接続されている。このような例において、インダ
クタ７のリーケージインダクタンスは、放電灯の限流イ
ンピーダンスとしても作用する。

【００２５】一方、上記スイッチング装置６に対して
は、インダクタ７の一次巻線７−１を介して第２のコン
デンサ１１としての比較的容量の小さい共振用コンデン
サが並列的に接続されている。この第２のコンデンサ１
１の容量は第１のコンデンサ８の容量に比べて極端に小
さく、インダクタ７のインダクタンスと、スイッチング
装置５，６のスイッチング周波数において共振する。

【００２６】上記スイッチング装置５は、バイポーラト
ランジスタ５−１と、該バイポーラトランジスタ５−１
と並列に接続されたダイオード５−２とで構成されてお
り、また、上記スイッチング装置６は、バイポーラトラ
ンジスタ６−１と、該バイポーラトランジスタ６−１と
並列に接続されたダイオード６−２とで構成されてい
る。

【００２７】また、放電灯とインダクタ７としての絶縁
トランスの二次巻線７−２との間には、ドライブトラン
ス１８の一次巻線１８−１が接続されている。さらに、
上記スイッチング装置５のベース・エミッタ間には該ド
ライブトランス１８の二次巻線１８−２が、また、上記
スイッチング装置６のベース・エミッタ間には同ドライ
ブトランス１８の二次巻線１８−３がそれぞれ接続され
ていて、各スイッチング装置５，６にベース電流を供給
するようになっている。

【００２８】この放電灯点灯装置によると、負荷として
の放電灯９が外されて出力回路端が開放されると、ドラ
イブトランス１８の一次巻線１８−１には電流が流れな
くなり、これにより、該ドライブトランス１８の二次巻
線１８−２，二次巻線１８−３の出力がなくなる。した
がって、上記各スイッチング装置５，６へのベース電流
の供給が絶たれ、インバータ回路の発振が停止するよう
になっている。

【００２９】ところで、放電灯を取り外す場合などの無
負荷状態は、共振回路の抵抗成分が略零であり、この状
態における共振回路の尖鋭度は大きく、共振電圧も大き
い。したがって、無負荷状態においてもスイッチング装
置が稼働し、長期間に渡って発振を継続すると大きな共
振電圧がスイッチング装置に印加し続け、該スイッチン
グ装置の劣化をきたし、さらには破壊に至らしめる虞が
ある。

【００３０】上述した放電灯点灯装置は、このような不
具合を解消するものであり、上記放電灯９を取り外す場
合などの無負荷状態においては、上記スイッチング装置
５，６のスイッチング動作を止めてインバータ回路の発
振を停止させることにより、無負荷時にもスイッチング
する場合に比し、上記各スイッチング装置５，６のスト
レスを大幅に低減することができる。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、上述し
た各技術手段は極めて有効なものである。

【００３２】本発明は、上述した先願をさらに改良し、
簡単な構成でさらに総合歪率を改善した電源装置、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。

【００３３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
交流電源の出力電圧を整流して非平滑直流電圧を出力す
る整流装置と；互いに直列的に接続され交互にオンオフ
して上記整流装置の出力を該整流装置の出力周波数より
高い周波数でスイッチングする第１および第２のスイッ
チング装置と；上記第１のスイッチング装置に対して並
列的に設けられ、上記第２のスイッチング装置のオン期
間に該第２のスイッチング装置を介して上記整流装置の
出力により充電され該整流装置の出力周波数に対して平
滑作用を行うとともに、上記第１のスイッチング装置の
オン期間に充電電荷を該第１のスイッチング装置を介し
て放電する第１のコンデンサと；上記第１および第２の
スイッチング装置の中点と上記第１のコンデンサとの間
に介挿され、該第１のコンデンサの充放電電流を通流す
るインダクタと；上記第１および第２のスイッチング装
置のオンオフに応じて上記インダクタと共に共振する第
２のコンデンサと；上記インダクタおよび上記第２のコ
ンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力回路
と；この出力回路を介して給電される負荷と直列的に設
けられた一次巻線と、上記第１および第２のスイッチン
グ装置のドライブ制御を行う二次巻線と、上記交流電源
の周波数の脈流電流が流れる箇所に設けられた三次巻線
とを備えたトランスと；を具備している。

【００３４】この発明において、スイッチング装置とし
ては、たとえば電界効果トランジスタを用いることがで
きる。この場合、電界効果トランジスタがその構成上内
蔵している寄生ダイオードを逆電流通流用に利用するこ
とができる。また、バイポーラ形のトランジスタのよう
に、コレクタ・エミッタ間に寄生ダイオードを内蔵しな
いスイッチ素子を主体として構成してもよく、この場合
は、導通方向を逆にしてダイオードをコレクタ・エミッ
タ間に並列接続する。しかし、トランジスタのベース回
路の構成上エミッタ・ベース間にダイオードを接続する
場合には、このダイオードを逆電流通流用に利用しても
よい。

【００３５】また、本発明において、一対のスイッチン
グ装置が交互にオンオフするとは、一方がオンからオフ
し、他方がオフからオンする間に、実質的に両者がオフ
している期間があっても、なくてもよいものである。そ
して、一対のスイッチング装置のスイッチング周波数は
整流装置の出力周波数より高いものであり、数kHz 以上
が好適であり、さらに、可聴周波数以上の２０kHz 以上
であることがより好ましい。

【００３６】さらに、本発明において、直列的あるいは
並列的とは、他の電気部品が介在している場合、してい
ない場合の両方を含むことを意味する。

【００３７】さらにまた、インダクタと共に共振回路を
形成する第２のコンデンサは、共振回路を形成できれば
どこに設けてもよい。たとえば、第２のスイッチング装
置およびインダクタの直列回路と並列的に設けることが
できる。また、整流装置の出力端間に接続してもよい。
さらには、第２のコンデンサの一部または全部を整流装
置の一方の出力端と一対のスイッチング装置との間に設
けてもよい。

【００３８】また、本発明において、インダクタは第２
のコンデンサと共に共振し得るものであればよく、たと
えばチョークコイル、トランス等を使用できる。

【００３９】さらに、本発明において、上記トランス
は、たとえばカレントトランスで構成される。

【００４０】また、本発明において、出力回路を介して
給電される負荷としては、たとえば、放電灯，モータ，
他の整流回路等、種々の外部負荷が接続され得る。

【００４１】さらに、本発明において、交流電源の周波
数の脈流電流は全波整流された略直流電流を含む。

【００４２】（以上は以下の発明についても同様。） 請求項２記載の発明は、交流電源に接続される整流装置
と；この整流装置の出力端間に互いに直列的に接続さ
れ、該整流装置の出力周波数より高い周波数で交互にオ
ンオフする第１および第２のスイッチング装置と；上記
第１のスイッチング装置に対して並列的に設けられた相
対的に大容量の第１のコンデンサおよびインダクタの直
列回路と；上記第１および第２のスイッチング装置のオ
ンオフに応じて上記インダクタと共振回路を形成する関
係に設けられた相対的に小容量の第２のコンデンサと；
上記インダクタおよび第２のコンデンサの共振に基づい
て高周波出力を得る出力回路と；この出力回路を介して
給電される負荷と直列的に設けられた一次巻線と、少な
くとも上記一次巻線に流れる該出力回路の出力電流に応
じて上記第１および第２のスイッチング装置を交互にオ
ンオフ制御する出力電流が流れる二次巻線と、上記交流
電源の周波数の脈流電流が流れる箇所に設けられた三次
巻線とを備えたトランスと；を具備している。

【００４３】本発明における第１のコンデンサも、整流
装置の出力周波数に対して平滑作用を行うものである。
また、第２のコンデンサがインダクタと共振回路を形成
する関係に設けられるとは、請求項１記載の発明と同様
に、共振回路を形成できればどこに設けてもよいもので
ある。

【００４４】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の電源装置において、上記トランスの二次巻線の出
力電流により、上記第１および第２のスイッチング装置
はデューティー変調制御される。

【００４５】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の電源装置において、上記トランスの二次巻線に
は、少なくとも該トランスの三次巻線に流れる全波整流
電流に応じた電流が流れる。

【００４６】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか一記載の電源装置において、上記トランスの
三次巻線は、上記整流装置の入出力の少なくとも一方に
設けられる。

【００４７】請求項６記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか一記載の電源装置において、上記トランスの
三次巻線は、上記整流装置のプラス側出力端とマイナス
側出力端の少なくとも一方に設けられる。

【００４８】請求項７記載の発明は、請求項１ないし４
のいずれか一記載の電源装置において、上記トランスの
三次巻線は、上記整流装置の入力側において交流電源の
周波数の脈流電流が流れる箇所に配設される。

【００４９】請求項８記載の発明は、請求項１ないし７
のいずれか一記載の電源装置と；電源装置の出力により
付勢される放電灯と；を具備している。

【００５０】請求項９記載の発明は、照明装置本体と；
請求項８記載の放電灯点灯装置と；を具備している。

【００５１】

【作用】請求項１および２記載の電源装置は、第１のコ
ンデンサが整流装置の出力により充電され、非平滑直流
電圧のピーク値より小さい値の平滑直流電圧を保持す
る。また、第１および第２のスイッチング装置のスイッ
チングに応じて第２のコンデンサおよびインダクタの共
振回路は共振電圧を発生する。この共振電圧は、非平滑
直流電圧の１サイクルの略全期間にわたって、整流装置
からみた負荷電圧が非平滑直流電圧より低くなる期間を
形成するように作用する。これにより、非平滑直流電圧
の波高値が低い期間にも交流電源からの入力電流を確保
して（第１のコンデンサに充電電流が流れる）、入力力
率を高めると共に入力電流を低歪化して入力電流の高調
波を減少させる。さらに、上記出力回路に負荷と直列的
に設けられた上記トランスの一次巻線に流れる出力電流
と、該トランスの三次巻線に流れる交流電源の周波数の
脈流電流とに応じて、該トランスの二次巻線に所定の電
流が流れ、上記第１および第２のスイッチング装置をド
ライブ制御することで、総合歪率の改善を図ることがで
きる。

【００５２】請求項３記載の電源装置は、上記トランス
の二次巻線の出力電流により、上記第１および第２のス
イッチング装置はデューティー変調制御されることで、
上記請求項１または２記載の電源装置同様、総合歪率の
改善を図ることができる。

【００５３】請求項４記載の電源装置は、上記トランス
の二次巻線には、少なくとも該トランスの三次巻線に流
れる全波整流電流に応じた電流が流れることで、上記請
求項１または２記載の電源装置同様、総合歪率の改善を
図ることができる。

【００５４】請求項５ないし７のいずれか一記載の電源
装置は、上記トランスの三次巻線に流れる電流に応じ
て、該トランスの二次巻線を介して上記第１および第２
のスイッチング装置を制御することで、上記請求項１ま
たは２記載の電源装置同様、総合歪率の改善を図ること
ができる。

【００５５】請求項８の放電灯点灯装置は、請求項１な
いし７のいずれか一記載の電源装置の負荷として放電灯
を用いたため、これら電源装置の作用に加えて、出力の
脈動が小さくなり発光効率が向上して、光リプルが減少
する。

【００５６】請求項９記載の照明装置は、請求項８記載
の放電灯点灯装置を器具本体に設けたため、発光効率が
向上し、光リプルが減少したものとなる。

【００５７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００５８】図１は、本発明の第１実施例の放電灯点灯
装置の主要部を示した電気回路図である。

【００５９】この図１において、符号１は、たとえば商
用周波数の交流電源である。当該放電灯点灯装置は、こ
の交流電源１にチョークコイル２およびコンデンサ３等
からなるフィルタ回路が接続され、このフィルタ回路に
は、整流装置４としての全波整流器が接続されている。
この整流装置４の出力端間には、後述するドライブトラ
ンス１８の三次巻線１２，高速スイッチング性の整流ダ
イオードを介して一対のスイッチング装置５，６が直列
的に接続されている。また、該三次巻線１２および整流
装置４からなる直列回路に並列に小容量の高周波パス用
のコンデンサ１５が接続されている。さらに、該コンデ
ンサ１５の非電源側には高周波的にスイッチする高速性
のダイオード１６が介挿されている。

【００６０】上記スイッチング装置６には、インダクタ
７としてのリーケージ形絶縁トランスの一次巻線７−１
および第１のコンデンサ８としての比較的大きな容量の
平滑コンデンサの直列回路が並列的に接続されている。
この第１のコンデンサ８は、整流装置４の出力周波数に
対して平滑作用を有している。

【００６１】そして、本実施例では、インダクタ７の両
端に出力回路を形成している。すなわちインダクタ７の
二次巻線７−２を出力回路としている。この二次巻線７
−２には、たとえば、負荷としての放電灯９、たとえば
蛍光ランプが接続されている。また、該放電灯９のフィ
ラメント間には、フィラメント予熱用のコンデンサ２０
が接続されている。このような実施例において、インダ
クタ７のリーケージインダクタンスは、放電灯９の限流
インピーダンスとしても作用する。

【００６２】一方、上記スイッチング装置５に対して
は、インダクタ７の一次巻線７−１を介して第２のコン
デンサ１１としての比較的容量の小さい共振用コンデン
サが並列的に接続されている。この第２のコンデンサ１
１の容量は第１のコンデンサ８の容量に比べて極端に小
さく、インダクタ７のインダクタンスと、スイッチング
装置５，６のスイッチング周波数において共振する。

【００６３】上記スイッチング装置５は、バイポーラト
ランジスタ５−１と、該バイポーラトランジスタ５−１
と並列に接続されたダイオード５−２とで構成されてお
り、また、上記スイッチング装置６は、バイポーラトラ
ンジスタ６−１と、該バイポーラトランジスタ６−１と
並列に接続されたダイオード６−２とで構成されてい
る。

【００６４】また、放電灯とインダクタ７としての絶縁
トランスの二次巻線７−２との間には、ドライブトラン
ス１８の一次巻線１８−１が接続されている。さらに、
上記スイッチング装置５のベース・エミッタ間には該ド
ライブトランス１８の二次巻線１８−２が、また、上記
スイッチング装置６のベース・エミッタ間には同ドライ
ブトランス１８の二次巻線１８−３がそれぞれ接続され
ていて、各スイッチング装置５，６にベース電流を供給
するようになっている。

【００６５】一方、上記整流装置４のプラス側出力端に
は、上述したドライブトランス１８の三次巻線１２が直
列に接続されている。これにより、整流装置４の全波整
流電流（交流電源の周波数の脈流電流）に応じた電流が
上記二次巻線１８−２，二次巻線１８−３に流れること
になる。

【００６６】次に、本実施例の作用を説明する。本実施
例の放電灯点灯装置全体の概略動作は以下に示すとおり
である。

【００６７】まず、交流電源１の電圧を上記フィルタ回
路でノイズ除去し、整流装置４で全波整流する。一方、
一対のスイッチング装置５，６をドライブトランス１８
を介して供給されるベース電流により、電源周波数より
高い周波数で交互にスイッチングしてインダクタ７の二
次巻線７−２に高周波交流電圧を誘起し、放電灯９を高
周波点灯させるものである。また、第２のコンデンサ１
１およびインダクタ７で共振電圧を発生し、この共振電
圧の作用により、上記整流装置４で整流された電圧の波
高値が低い期間での力率改善電流を流して低歪化を図っ
ている。

【００６８】次に、上記ドライブトランス１８の作用に
ついて説明する。

【００６９】負荷である放電灯９が接続されていると
き、出力回路である上記インダクタ７の二次巻線７−２
に生じる出力電流がドライブトランス１８の一次巻線１
８−１に流れる。そして、該一次巻線１８−１に流れる
電流に応じた電流と、さらに、上記三次巻線１２に流れ
る交流電源の周波数の脈流電流に応じた電流が二次巻線
１８−２，二次巻線１８−３に流れる。これにより、上
記スイッチング装置５，６を構成する各トランジスタ５
−１，６−１のベースには、整流装置４によって全波整
流された入力電流に応じてデューティー変調されたスイ
ッチング電圧が印加される。そして、このスイッチング
電圧に基づいてスイッチング装置５，スイッチング装置
６が交互にオン，オフする。

【００７０】このように、本実施例の放電灯点灯装置に
よると、出力回路（インダクタ７の二次巻線７−２）に
流れる電流に基づいて一対のスイッチング装置５，６の
駆動制御を行う装置において、該スイッチング装置５，
６を制御するスイッチング電流に対して、整流装置４で
全波整流された電流を三次巻線から供給することで、同
スイッチング装置５，６をデューティー変調駆動するこ
とができる。これにより、総合歪率（ＴＨＤ）の改善を
図ることができる。

【００７１】また、本実施例の放電灯点灯装置による
と、負荷としての放電灯９が外されて出力回路端が開放
されると、ドライブトランス１８の一次巻線１８−１に
は電流が流れなくなり、これにより、該ドライブトラン
ス１８の二次巻線１８−２，二次巻線１８−３の出力が
なくなる。したがって、上記各スイッチング装置５，６
へのベース電流の供給が絶たれ、インバータ回路の発振
が停止するようになっている。

【００７２】ところで、放電灯を取り外す場合などの無
負荷状態は、共振回路の抵抗成分が略零であり、この状
態における共振回路の尖鋭度は大きく、共振電圧も大き
い。したがって、無負荷状態においてもスイッチング装
置が稼働し、長期間に渡って発振を継続すると大きな共
振電圧がスイッチング装置に印加し続け、該スイッチン
グ装置の劣化をきたし、さらには破壊に至らしめる虞が
ある。

【００７３】本実施例の放電灯点灯装置は、このような
不具合を解消するものであり、上記放電灯９を取り外す
場合などの無負荷状態においては、上記スイッチング装
置５，６のスイッチング動作を止めてインバータ回路の
発振を停止させることにより、無負荷時にもスイッチン
グする場合に比し、上記各スイッチング装置５，６のス
トレスを大幅に低減することができる。

【００７４】図２は、本発明の第２実施例の放電灯点灯
装置の主要部を示す電気回路図である。なお、説明の重
複を避けるため上記第１実施例と同一構成要素に対して
は同一符号を付与し、ここでの詳しい説明は省略する。

【００７５】本第２実施例は、上記第１実施例に対して
ドライブトランス１８の三次巻線１２の挿入位置と、第
１のコンデンサおよび第２のコンデンサの接続位置が異
なっている。すなわち、該三次巻線１２は整流装置４の
マイナス側出力端に接続されている。また、整流装置４
を高速スイッチングダイオードで構成し、上記ダイオー
ド１６，コンデンサ１５を省いている。その他の構成
は、上記第１実施例と同様であり、その作用も上記第１
実施例と同様であるので、ここでの詳しい説明は省略す
る。

【００７６】この第２実施例によっても、上記第１実施
例と同様な効果を得ることができる。

【００７７】図３は、本発明の第３実施例の放電灯点灯
装置の主要部を示す電気回路図である。なお、説明の重
複を避けるため上記第１，第２実施例と同一構成要素に
対しては同一符号を付与し、ここでの詳しい説明は省略
する。

【００７８】本第３実施例は、上記第２実施例に対して
ドライブトランス１８の三次巻線１２の配設位置が異な
っている。すなわち、本実施例は、整流装置４の入力側
において、別の整流装置３１を備え、該整流装置３１の
出力端に抵抗３３と三次巻線１２からなる直列回路を接
続したことを特徴とする。この整流装置３１は上記整流
装置４と同様に高速スイッチングダイオード等で構成さ
れており、全波整流された出力電流が三次巻線１２に流
れるようになっている。その他の作用は上記第１，第２
実施例と同様であるので、ここでの説明は省略する。

【００７９】図４は、本発明の電源装置の一実施例を示
す電気回路図である。なお、説明の重複を避けるため上
記第１ないし第３実施例と同一構成要素に対しては同一
符号を付与し、ここでの詳しい説明は省略する。

【００８０】上記第１ないし第３実施例が、出力回路に
接続する負荷として放電灯９を接続していたのに対し、
本実施例の電源装置は、新たな整流回路および外部回路
を負荷としている。すなわち、出力回路であるインダク
タ７の二次巻線７−２には、ドライブトランス１８の一
次巻線１８−１，１８−４を介して整流ダイオード２
３，２４およびコンデンサ２２からなる整流回路が接続
されており、該整流回路の負荷には、たとえばモータ等
の負荷２１が接続されている。その他の構成，作用は上
記第１実施例と同様であるのでここでの説明は省略す
る。

【００８１】図５は、本発明の照明装置の一実施例を示
す斜視図である。

【００８２】図中、符号２０１は照明装置本体であり、
この本体２０１に上記放電灯９が装着されている。ま
た、本体２０１内にはたとえば、図１に示す放電灯点灯
装置が配設されている。なお、該放電灯点灯装置は本体
２０１内に設けず、本体２０１外に配設するようにして
もよい。また、本実施例の照明装置は天井直付形のもの
であるが、これ以外のものであってもよい。

【００８３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、たとえば上記の各実施例を適宜組合わせる
ことも可能である。

【００８４】

【発明の効果】請求項１および２記載の電源装置は、非
平滑直流電圧の波高値が低い期間にも交流電源からの入
力電流を確保して（第１のコンデンサに充電電流が流れ
る）、入力力率を高めると共に入力電流を低歪化して入
力電流の高調波を減少させることができる。また、上記
出力回路に負荷と直列的に設けられた上記トランスの一
次巻線に流れる出力電流と、該トランスの三次巻線に流
れる交流電源の周波数の脈流電流とに応じて、該トラン
スの二次巻線に所定の電流が流れ、上記第１および第２
のスイッチング装置をドライブ制御することで、総合歪
率の改善を図ることができる。

【００８５】請求項３記載の電源装置は、上記トランス
の二次巻線の出力電流により、上記第１および第２のス
イッチング装置はデューティー変調制御されることで、
上記請求項１または２記載の電源装置同様、総合歪率の
改善を図ることができる。

【００８６】請求項４記載の電源装置は、上記トランス
の二次巻線には、少なくとも該トランスの三次巻線に流
れる全波整流電流に応じた電流が流れることで、上記請
求項１または２記載の電源装置同様、総合歪率の改善を
図ることができる。

【００８７】請求項５ないし７のいずれか一記載の電源
装置は、上記トランスの三次巻線に流れる電流に応じ
て、該トランスの二次巻線を介して上記第１および第２
のスイッチング装置を制御することで、上記請求項１ま
たは２記載の電源装置同様、総合歪率の改善を図ること
ができる。

【００８８】請求項８の放電灯点灯装置は、電源装置の
負荷として放電灯を用いたため、さらに、出力の脈動が
小さくなり発光効率が向上して、光リプルが減少する。

【００８９】請求項９記載の照明装置は、請求項８記載
の放電灯点灯装置を器具本体に設けたから、発光効率が
向上して、ランプ電流の脈動が小さくなり、光リプルが
減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の放電灯点灯装置を示す電
気回路図。

【図２】本発明の第２実施例の放電灯点灯装置を示す電
気回路図。

【図３】本発明の第３実施例の放電灯点灯装置を示す電
気回路図。

【図４】本発明の電源装置の一実施例を示す電気回路
図。

【図５】本発明の照明装置の一実施例を示す斜視図。

【図６】従来の放電灯点灯装置の一例を示す電気回路
図。

【図７】本発明の先行技術を示す回路図。

【図８】同じく第１のスイッチング装置のオン期間の変
化状態を示す図。

【図９】同じく主要部のみを簡略化して示す等価回路
図。

【図１０】同じく整流装置の出力電圧が相対的に大きい
期間における各部の電圧、電流波形をスイッチング周波
数に対応して示す図。

【図１１】同じく整流装置の出力電圧が相対的に小さい
期間における各部の電圧、電流波形をスイッチング周波
数に対応して示す図。

【図１２】同じく整流装置の入力電流、同出力端間電圧
および負荷電流波形を整流装置の出力周波数に対応して
示す図。

【符号の説明】

１………交流電流 ４………整流装置 ５………第２のスイッチング装置 ６………第１のスイッチング装置 ７………インダクタ ７−２……インダクタの二次巻線（出力回路） ８……第１のコンデンサ ９……放電灯 １１……第２のコンデンサ １２……ドライブトランスの三次巻線 １８……ドライブトランス １８−１……ドライブトランスの一次巻線 １８−２，１８−３……ドライブトランスの二次巻線 ２０１…照明装置本体

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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装置と；互いに直列的に接続され交
   互にオンオフして上記整流装置の出力を該整流装置の出
   力周波数より高い周波数でスイッチングする第１および
   第２のスイッチング装置と；上記第１のスイッチング装
   置に対して並列的に設けられ、上記第２のスイッチング
   装置のオン期間に該第２のスイッチング装置を介して上
   記整流装置の出力により充電され該整流装置の出力周波
   数に対して平滑作用を行うとともに、上記第１のスイッ
   チング装置のオン期間に充電電荷を該第１のスイッチン
   グ装置を介して放電する第１のコンデンサと；上記第１
   および第２のスイッチング装置の中点と上記第１のコン
   デンサとの間に介挿され、該第１のコンデンサの充放電
   電流を通流するインダクタと；上記第１および第２のス
   イッチング装置のオンオフに応じて上記インダクタと共
   に共振する第２のコンデンサと；上記インダクタおよび
   上記第２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得
   る出力回路と；この出力回路を介して給電される負荷と
   直列的に設けられた一次巻線と、上記第１および第２の
   スイッチング装置のドライブ制御を行う二次巻線と、上
   記交流電源の周波数の脈流電流が流れる箇所に設けられ
   た三次巻線とを備えたトランスと；を具備していること
   を特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】交流電源に接続される整流装置と；この整
   流装置の出力端間に互いに直列的に接続され、該整流装
   置の出力周波数より高い周波数で交互にオンオフする第
   １および第２のスイッチング装置と；上記第１のスイッ
   チング装置に対して並列的に設けられた相対的に大容量
   の第１のコンデンサおよびインダクタの直列回路と；上
   記第１および第２のスイッチング装置のオンオフに応じ
   て上記インダクタと共振回路を形成する関係に設けられ
   た相対的に小容量の第２のコンデンサと；上記インダク
   タおよび第２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力
   を得る出力回路と；この出力回路を介して給電される負
   荷と直列的に設けられた一次巻線と、少なくとも上記一
   次巻線に流れる該出力回路の出力電流に応じて上記第１
   および第２のスイッチング装置を交互にオンオフ制御す
   る出力電流が流れる二次巻線と、上記交流電源の周波数
   の脈流電流が流れる箇所に設けられた三次巻線とを備え
   たトランスと；を具備していることを特徴とする電源装
   置。
3. 【請求項３】上記トランスの二次巻線の出力電流によ
   り、上記第１および第２のスイッチング装置はデューテ
   ィー変調制御されることを特徴とする請求項１または２
   記載の電源装置。
4. 【請求項４】上記トランスの二次巻線には、少なくとも
   該トランスの三次巻線に流れる全波整流電流に応じた電
   流が流れることを特徴とする請求項１または２記載の電
   源装置。
5. 【請求項５】上記トランスの三次巻線は、上記整流装置
   の入出力の少なくとも一方に設けられたことを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれか一記載の電源装置。
6. 【請求項６】上記トランスの三次巻線は、上記整流装置
   のプラス側出力端とマイナス側出力端の少なくとも一方
   に設けられたことを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れか一記載の電源装置。
7. 【請求項７】上記トランスの三次巻線は、上記整流装置
   の入力側において交流電源の脈流電流が流れる箇所に配
   設されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   一記載の電源装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし７のいずれか一記載の電源
   装置と；この電源装置の出力により付勢される放電灯
   と；を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
9. 【請求項９】照明装置本体と；請求項８記載の放電灯点
   灯装置と；を具備していることを特徴とする照明装置。