JPH08275509A - 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】 出力を変化させてもスイッチング素子の動作
により騒音を発生させない放電灯点灯装置を提供する。 【構成】 電界効果トランジスタQ1の周波数が低くなり
過ぎると、タイマ回路32の電圧が閾値まで上昇する。オ
ペアンプ33が出力してオペアンプ25が出力し、フリップ
フロップ回路24の出力が反転し、電界効果トランジスタ
Q1をオンさせるとともに、スイッチSW2 を開成してタイ
マ回路32を放電させる。電界効果トランジスタQ1が所定
時間以上オンしない際に、タイマ回路32により所定時間
以内に電界効果トランジスタQ1を動作させることによ
り、電界効果トランジスタQ1の動作周波数を可聴周波数
より高くするとともに、波長を音波より短くする。電界
効果トランジスタQ1の動作により騒音が発生することを
防止する。必要以上に動作周波数が低くなることも防止
できるので、間欠動作も防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、昇圧チョッパ回路を備
えた電源装置、放電灯点灯装置および照明装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、高調波対策として、高周波で発振
した出力を放電ランプに供給するインバータ回路の電源
側に、スイッチング素子を有する昇圧チョッパ回路にて
形成されたアクティブフィルタ回路を接続した放電灯点
灯装置が知られている。

【０００３】この放電灯点灯装置は、たとえば放電ラン
プを付勢点灯させるインバータ回路への出力電圧、ある
いは、電流を検出して、スイッチング素子のオン期間を
制御し、アクティブフィルタ回路からのインバータ回路
への出力が常に一定値になるようにている。

【０００４】一方、アクティブフィルタ回路は、インダ
クタの電流がほぼ零になる臨界モードでスイッチング素
子をオンさせると、交流電圧を整流した脈流電圧の各瞬
時値に応じてスイッチング素子のオンオフ周期が異なる
ように動作する。すなわち、瞬時値が小さい期間はオン
オフ周期が小さくなり、瞬時値が大きい期間はオンオフ
周期が大きくなる。これは、瞬時値の小さい期間はイン
ダクタのエネルギが相対的に早期に負荷側に放出され、
瞬時値の大きい期間は相対的にゆっくり放出されるから
である。したがって、交流電源電圧が大きく変動する
と、特に瞬時値の大きい期間のオンオフ周期が大きくな
る。

【０００５】また、アクティブフィルタ回路の出力電圧
が小さくなるように制御した場合も、前述のようにイン
ダクタのエネルギ放出速度が緩やかになり、電流が零に
なるまでの時間が長くなる。このため、スイッチング素
子のオフ期間が長くなり、結果的にオンオフ周期が大き
くなる。このことから、負荷が開放した上述のような場
合で、負荷数が変化した場合にも、オンオフ周期が大き
くなることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例は上述のよう
に、出力の調整または他の要因によりオンオフ周期すな
わち動作周波数が低下する。しかしながら、動作周波数
が所定値以上低下してしまうと、動作周波数が可聴域の
周波数にまで低下して騒音を発したり、さらに周波数が
低下して間欠発振動作になるおそれがある問題を有して
いる。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、出力を変化させてもスイッチング素子の動作により
騒音などを発生させない電源装置、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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源装置
は、直流電源に接続されたインダクタ、インダクタを介
して直流電源の出力端間に設けられたスイッチング素子
を有してなる昇圧チョッパ回路と；スイッチング素子を
インダクタの電流がほぼ零になる臨界モードでオン動作
させるとともに、オン期間を制御して昇圧チョッパ回路
の出力を制御する制御手段と；制御手段によるスイッチ
ング素子の動作周波数が所定値より低下することを制限
する制限手段と；を具備したものである。

【０００９】請求項２記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、制限手段は、スイッチング素子の
オン時間を計時するタイマ回路と；このタイマ回路が所
定時間を計時したときにはスイッチング素子を強制的に
オフさせるオフ手段とを具備したものである。

【００１０】請求項３記載の電源装置は、請求項１また
は２記載の電源装置において、昇圧チョッパ回路は、出
力側に平滑コンデンサを有しているものである。

【００１１】請求項４記載の電源装置は、請求項１ない
し３いずれか記載の電源装置において、出力電圧を検出
する出力電圧検出手段を備え、制御手段は出力電圧検出
手段で検出された電圧に従い定電圧制御するものであ
る。

【００１２】請求項５記載の電源装置は、請求項１ない
し４いずれか記載の電源装置において、交流電圧を整流
して脈流電圧を出力する整流手段と；脈流電圧を検出す
る入力電圧検出手段とを備え、制御手段は入力電圧検出
手段で検出された脈流電圧の瞬時値に応じてスイッチン
グ素子のオン期間を制御するものである。

【００１３】請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし５いずれか記載の電源装置と；この電源装置の
出力側に接続され放電ランプを点灯させる点灯手段と；
を具備したものである。

【００１４】請求項７記載の照明装置は、請求項６記載
の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置を設けた照明
器具本体と；を具備したものである。

【００１５】

【作用】請求項１記載の電源装置は、制御手段がスイッ
チング素子をインダクタの電流がほぼ零になる臨界モー
ドでオン動作させ、オン期間を制御して昇圧チョッパ回
路の出力を制御し、制限手段で制御手段によるスイッチ
ング素子の動作周波数が所定値より低下することを制限
するため、可聴周波数の振動が発生せず、騒音が生じな
い。

【００１６】請求項２記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、スイッチング素子のオン時間をタ
イマ回路で計時し、所定時間を計時したときにはオフ手
段でスイッチング素子を強制的にオフさせるため、可聴
周波数の振動が発生せず、騒音が生じない。

【００１７】請求項３記載の電源装置は、請求項１また
は２記載の電源装置において、昇圧チョッパ回路は、出
力側に平滑コンデンサを有するため、出力電圧が平滑さ
れて安定する。

【００１８】請求項４記載の電源装置は、請求項１ない
し３いずれか記載の電源装置において、制御手段が出力
電圧検出手段で検出された電圧に従い定電圧制御するた
め、安定した出力電圧を得られる。

【００１９】請求項５記載の電源装置は、請求項１ない
し４いずれか記載の電源装置において、制御手段は入力
電圧検出手段で検出された脈流電圧の瞬時値に応じてス
イッチング素子のオン期間を制御するため、出力電圧が
ほぼ平滑された状態で出力される。

【００２０】請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし５いずれか記載の電源装置および放電ランプを
点灯させる点灯手段を有するため、それぞれの作用を奏
する。

【００２１】請求項７記載の照明装置は、請求項６記載
の放電灯点灯装置を照明器具本体に設けたため、それぞ
れの作用を奏する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の照明装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

【００２３】図２は照明装置を示す斜視図で、この図２
に示すように、照明器具本体１の両端にランプソケット
２，２が配設され、これらランプソケット２，２間には
直管型の放電ランプとしての蛍光ランプFLが挟持されて
いる。

【００２４】また、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11は、図２に示す照
明器具本体１に内蔵されている。

【００２５】そして、商用交流電源Ｅに全波整流器12の
入力端子が接続され、この全波整流器12の出力端子に
は、電力変換手段としての昇圧チョッパ回路13が接続さ
れている。この昇圧チョッパ回路13は、全波整流器12の
出力端子間にインダクタL1、スイッチング素子としての
電界効果トランジスタQ1および電圧検出用の抵抗R1の直
列回路が接続され、これら電界効果トランジスタQ1およ
び抵抗R1の直列回路に対して並列に、ダイオードD1およ
びコンデンサC1の直列回路が接続されている。また、こ
のコンデンサC1に対して並列に、蛍光ランプFLを高周波
点灯させる負荷となるインバータ回路14が接続されてい
る。

【００２６】そして、全波整流器12の出力端子には、入
力電圧を検出する入力電圧検出手段15が接続され、この
入力電圧検出手段15は分圧用の抵抗R2および抵抗R3の直
列回路にて構成されている。また、コンデンサC1の両端
子間には、出力電圧検出手段15が接続され、この出力電
圧検出手段15は分圧用の抵抗R3および抵抗R4の直列回路
にて構成されている。

【００２７】そして、これら入力電圧検出手段15および
出力電圧検出手段16には、制御手段17が接続されてい
る。この制御手段17は、抵抗R2および抵抗R3の接続点が
乗算回路21に接続されている。また、抵抗R4および抵抗
R4の接続点はコンデンサC2を介して乗算回路21に接続さ
れるとともに、オペアンプ22の一方の入力端子に接続さ
れ、このオペアンプ22の他方の入力端子には基準電源E1
が接続され、出力端子が乗算回路21に接続されている。
さらに、この乗算回路21は、コンパレータ23の一方の入
力端子に接続され、他方の入力端子は電界効果トランジ
スタQ1および抵抗R1の接続点に接続され、出力端子はフ
リップフロップ回路24のリセット端子に接続されてい
る。また、このフリップフロップ回路24の設定されてい
る所定時間の出力を行なう出力端子には電界効果トラン
ジスタQ1のゲートが接続され、セット端子にはコンパレ
ータ25の出力端子が接続され、このコンパレータ25の一
方の入力端子は抵抗R6を介してインダクタL1に磁気的に
接続されたインダクタL2に接続され、他方の入力端子は
接地されている。なお、コンデンサC2、乗算回路21、オ
ペアンプ22、コンパレータ23，25およびフリップフロッ
プ回路24は、ＩＣチップ26にて構成されている。

【００２８】また、電界効果トランジスタQ1のゲートは
リセット回路31のスイッチSW1 とともに制御され、この
スイッチSW1 に対して並列に、抵抗R7およびコンデンサ
C3のＲＣのタイマ回路32のコンデンサC3が接続され、こ
のコンデンサC3に対して並列にスイッチSW2 が接続され
ている。さらに、抵抗R7およびコンデンサC3の接続点
は、コンパレータ33の一方の入力端子に接続され、この
コンパレータ33の出力端子はコンデンサC4を介してコン
パレータ25の一方の入力端子に接続されるとともに、ス
イッチSW2 を制御する。また、コンパレータ33の他方の
入力端子は抵抗R8および抵抗R9の接続点に接続され、無
安定発振回路34を形成している。

【００２９】次に、上記実施例の動作について説明す
る。

【００３０】まず、商用交流電源Ｅが投入されると、昇
圧チョッパ回路13の電界効果トランジスタQ1を制御手段
17により後述する関係の周波数でオンオフさせ、コンデ
ンサC1に昇圧された電圧が蓄積されて、インバータ回路
などの負荷14に供給して高周波で蛍光ランプFLを点灯さ
せる。

【００３１】入力電圧検出手段15は全波整流器12で整流
された脈流電圧の瞬時値を検出して乗算回路21に入力す
る。出力電圧検出手段16は出力電圧を検出してオペアン
プ22に入力する。オペアンプ22は出力電圧と基準電源E1
の電圧との誤差信号を乗算回路21に入力する。乗算回路
21は脈流電圧の瞬時値と誤差信号との乗算に応じて信号
をコンパレータ23に出力する。コンパレータ23はこの信
号と電界効果トランジスタQ1に流れる電流との比較によ
り、フリップフロップ回路24にリセット信号を入力す
る。これにより電界効果トランジスタQ1はオフする。

【００３２】次に、インダクタL1の電流が零になると、
コンパレータ25はフリップフロップ回路24にセット信号
を入力する。これにより電界効果トランジスタQ1はオン
する。

【００３３】このような動作により、電界効果トランジ
スタQ1のオン期間は、脈流電圧の瞬時値、出力電圧値に
応じて制御され、オフ期間はインダクタL1のエネルギ放
出時間によって制御される。エネルギ放出時間が脈流電
圧の瞬時値、負荷などによって変化するのは上述のとお
りである。

【００３４】また、基準電源E1の値を変化すると、出力
を変化できる。この場合もオンオフ周期、すなわち動作
周波数が変化する。

【００３５】また、いずれの場合も、電界効果トランジ
スタQ1のオンによりスイッチSW1 を開成し、このスイッ
チSW1 の閉成により、タイマ回路32のコンデンサC3を放
電させる。なお、タイマ回路32のコンデンサC3は抵抗R7
によりプルアップされているので、三角波状に電圧が上
昇する。そして、所定の周波数以上の場合には、図３に
示すように、タイマ回路32の電圧が閾値thに達しないの
で、コンパレータ33は出力を行なわず、乗算回路21、コ
ンパレータ25の出力などに基づく動作周波数で電界効果
トランジスタQ1の動作周波数を制御する。

【００３６】なお、このような通常動作時には、比較的
低い動作周波数で電界効果トランジスタQ1を動作させる
ことができるため、出力が低下して損失が小さく、臨界
電流モードの利点を生かせ、電界効果トランジスタQ1も
ターンオン損失が大きくない。

【００３７】そして、商用交流電源Ｅの電圧が所定値以
上上昇、出力電圧が低下、負荷電流が低下した場合、基
準電源E1を変化させた場合などにはオフ時間が長くな
り、動作周波数が大きくなろうとする。しかし、このよ
うな場合、タイマ回路32の電圧が閾値thまで上昇し、コ
ンパレータ33が出力してコンパレータ25が出力する。こ
れにより、フリップフロップ回路24の出力が反転し、電
界効果トランジスタQ1をオンさせるとともに、スイッチ
SW2 を閉成してタイマ回路32を放電させる。このよう
に、電界効果トランジスタQ1が所定時間以上オンしない
際に、タイマ回路32により所定時間以内に電界効果トラ
ンジスタQ1を動作させる。このため、電界効果トランジ
スタQ1の動作周波数が所定値より低下しようとすること
を制御する。したがって、たとえば常に可聴周波数より
高くして、電界効果トランジスタQ1の動作により騒音が
発生することを防止する。また、必要以上に動作周波数
が低くなることも防止できるので、間欠動作も防止でき
る。

【００３８】なお、負荷には上述のように１つの蛍光ラ
ンプFLを点灯させるインバータ回路に限らず、それぞれ
１または２以上の蛍光ランプFLを点灯制御する複数のイ
ンバータ回路を接続するようにしてもよい。このよう
に、複数のインバータ回路を用いた場合には、より負荷
変動が大きくなるので、周波数の変動が大きく、より効
果的である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、制御
手段がスイッチング素子をインダクタの電流がほぼ零に
なる臨界モードでオン動作させ、オン期間を制御して昇
圧チョッパ回路の出力を制御し、制限手段で制御手段に
よるスイッチング素子の動作周波数が所定値より低下す
ることを制限するため、可聴周波数の振動が発生せず、
騒音を防止できる。

【００４０】請求項２記載の電源装置によれば、請求項
１記載の電源装置に加え、スイッチング素子のオン時間
をタイマ回路で計時し、所定時間を計時したときにはオ
フ手段でスイッチング素子を強制的にオフさせるため、
可聴周波数の振動が発生せず、騒音を防止できる。

【００４１】請求項３記載の電源装置によれば、請求項
１または２記載の電源装置に加え、昇圧チョッパ回路
は、出力側に平滑コンデンサを有するため、出力電圧が
平滑されて安定できる。

【００４２】請求項４記載の電源装置によれば、請求項
１ないし３いずれか記載の電源装置に加え、制御手段が
出力電圧検出手段で検出された電圧に従い定電圧制御す
るため、安定した出力電圧を得ることができる。

【００４３】請求項５記載の電源装置によれば、請求項
１ないし４いずれか記載の電源装置に加え、制御手段は
入力電圧検出手段で検出された脈流電圧の瞬時値に応じ
てスイッチング素子のオン期間を制御するため、出力電
圧がほぼ平滑された状態で出力できる。

【００４４】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし５いずれか記載の電源装置および放電ラ
ンプを点灯させる点灯手段を有するため、それぞれの効
果を奏する。

【００４５】請求項７記載の照明装置によれば、請求項
６記載の放電灯点灯装置を照明器具本体に設けたため、
それぞれの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電灯点灯装置を示す回路
図である。

【図２】同上照明装置を示す斜視図である。

【図３】同上動作を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 照明器具本体 11 放電灯点灯装置 13 昇圧チョッパ回路 14 点灯手段としての機能を有する負荷となるインバ
ータ回路 15 入力電圧検出手段 16 出力電圧検出手段 17 制御手段 FL 放電ランプとしての蛍光ランプ Q1 スイッチング素子としての電界効果トランジスタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源に接続されたインダクタ、イン
   ダクタを介して直流電源の出力端間に設けられたスイッ
   チング素子を有してなる昇圧チョッパ回路と；スイッチ
   ング素子をインダクタの電流がほぼ零になる臨界モード
   でオン動作させるとともに、オン期間を制御して昇圧チ
   ョッパ回路の出力を制御する制御手段と；制御手段によ
   るスイッチング素子の動作周波数が所定値より低下する
   ことを制限する制限手段と；を具備したことを特徴とす
   る電源装置。
2. 【請求項２】 制限手段は、 スイッチング素子のオン時間を計時するタイマ回路と；
   このタイマ回路が所定時間を計時したときにはスイッチ
   ング素子を強制的にオフさせるオフ手段とを具備したこ
   とを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 昇圧チョッパ回路は、出力側に平滑コン
   デンサを有してい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】 出力電圧を検出する出力電圧検出手段を
   備え、 制御手段は出力電圧検出手段で検出された電圧に従い定
   電圧制御することを特徴とする請求項１ないし３いずれ
   か記載の電源装置。
5. 【請求項５】 交流電圧を整流して脈流電圧を出力する
   整流手段と；脈流電圧を検出する入力電圧検出手段とを
   備え、 制御手段は入力電圧検出手段で検出された脈流電圧の瞬
   時値に応じてスイッチング素子のオン期間を制御するこ
   とを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の電源装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５いずれか記載の電源装
   置と；この電源装置の出力側に接続され放電ランプを点
   灯させる点灯手段と；を具備したことを特徴とする放電
   灯点灯装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の放電灯点灯装置と；この
   放電灯点灯装置を設けた照明器具本体と；を具備したこ
   とを特徴とする照明装置。