JPH08275547A

JPH08275547A - 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置

Info

Publication number: JPH08275547A
Application number: JP7075154A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Shimizu; 恵一清水; Noriyuki Kitamura; 紀之北村
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-18
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: JP3494251B2

Abstract

(57)【要約】【目的】出力電圧の脈動を小さくするとともに、高入力
力率で入力電流の歪を低減した電源装置、放電灯点灯装
置および照明装置を提供すること。【構成】整流装置４の出力端間に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５、６を設け、第１の
スイッチング装置と並列的に整流装置の出力周波数に対
して平滑作用を行う第１のコンデンサ７を設ける。負荷
回路８は、インダクタ９と負荷１０とを含み、等価直列
リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ
≧１．７に設定されている。一対のスイッチング装置の
オンオフに応じてインダクタおよび第２のコンデンサ１
２が共振回路を形成する。この共振電圧の作用により、
整流装置から第１のコンデンサへの充電電流が流れ、高
入力力率、入力電流の低歪を達成する。

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】従来、この種の放電灯点灯装置として、
特開平2-75200号公報に記載のものが知られている。こ
のものは、図１５に示すように、交流電源151の出力を
高周波阻止装置152を介して入力する整流器153の出力端
間に一対のスイッチング装置154、155を設けている。各
スイッチング装置154、155には逆向きの電流を流すため
のダイオ−ド156、157を並列接続している。また、これ
らスイッチング装置154、155には、直列接続された２個
のコンデンサ158、159が並列接続されている。このコン
デンサ158、159は、一方159が他方158より大容量に選定
されている。そして、相対的に小容量のコンデンサ158
にはダイオ−ド160が並列接続されている。一対のスイ
ッチング装置154、155の中間と各コンデンサ158、159の
中間との間にはインダクタ161および放電灯162の直列回
路が設けられている。また、放電灯162のフィラメント
の各一端側の間にはコンデンサ163が接続されている。

【０００３】従来技術は、スイッチング装置154のオン
期間に整流器153からの出力によりスイッチング装置154
を介してインダクタ161および放電灯162に電流を流すと
ともに、大容量のコンデンサ159を充電する。スイッチ
ング装置154がオフし、他のスイッチング装置155がオン
するまでの間は、インダクタ161の蓄積エネルギにより
コンデンサ159およびダイオ−ド157に電流が流れる。つ
ぎに、スイッチング装置155がオンすると、コンデンサ1
59の充電電荷がスイッチング装置155、インダクタ161お
よび放電灯162を介して放電する。その後、スイッチン
グ装置155がオフして、他のスイッチング装置154がオン
するまでの間は、インダクタ161の蓄積エネルギにより
小容量のコンデンサ158およびダイオ−ド156に電流が流
れる。

【０００４】このようにして、放電灯には、高周波の交
流電流が流れる。また、スイッチング装置154のオン期
間に大容量のコンデンサ159を充電する電流が流れ、入
力電流を正弦波に近付けようとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、整流器153の出力電圧の波高値が、相対的に大容
量のコンデンサ159の電圧以下の期間（整流器153の脈流
出力電圧が零ないしは零近傍の期間）においては、入力
電流を流せないものである。この期間には、大容量のコ
ンデンサ159の放電電流と、この放電電流に基づくイン
ダクタ161の蓄積エネルギによるダイオ−ド160を介する
回生電流とが流れるだけである。その理由は、インダク
タ161と直列に抵抗成分（点灯中）である放電灯162が直
接接続されているため、大きな共振電圧を得ることがで
きない結果、コンデンサ158および159の直列回路両端の
電圧を前記整流器153の出力電圧より低くできないから
である。このように、従来技術は、交流電源151（整流
器153）から入力電流を流せない期間が生じ、入力電流
の低歪を十分に達成できないものであった。

【０００６】本発明は、入力電圧を平滑して出力電圧の
脈動を小さくするとともに、入力力率を高くし、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
照明装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【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；互いに直列的に設けられ、交互にオンオ
フして整流装置の出力を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；第１のスイッチング装置に対して並列的に設
けられ、第２のスイッチング装置のオン期間に第２のス
イッチング装置を介して整流装置の出力により充電され
て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、第１のスイッチング装置のオン期間に充電電荷を第
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；インダクタおよび負荷を含んでなり、一対のスイ
ッチング装置の中間および第１のコンデンサの間に介挿
され、第１および第２のスイッチング装置のスイッチン
グ周波数における等価直列リアクタンスＸｅおよび等価
直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ≧１．７である負荷回路と；
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
負荷回路のインダクタと共同して共振する第２のコンデ
ンサと；を具備している。

【０００８】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−ドを逆電流通流用に利用するこ
とができる。また、バイポ−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−ドを内蔵しない
スイッチ素子を主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−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−ス回路の
構成上エミツタ・ベ−ス間にダイオ−ドを接続する場合
には、このダイオ−ドを逆電流通流に利用してもよい。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】さらにまた、負荷回路は少なくともインダ
クタおよび負荷を含んでいることを要し、さらに他の部
品を含んでいてもよい。そして、インダクタおよび負荷
は互いに並列的に接続されていても、直列的に接続され
ていても、またはこれらの複合形であってもよい。イン
ダクタとしては、トランス、チョークコイル等が適用可
能である。負荷としては、交流負荷、直流負荷のいずれ
でもよい。直流負荷の場合は、適宜整流手段、平滑手段
を用いればよい。交流負荷としては、たとえば後述する
放電灯を適用できる。直流負荷としては、たとえばモー
タ、ＯＡ機器の各種負荷を適用できる。また、第２のコ
ンデンサは負荷回路のインダクタと共振回路を形成し得
るものであればよく、その接続位置は限定されない。た
とえば、第２のスイッチング装置および負荷回路の直列
的回路に対して並列的に設ける、整流装置の出力端間に
設ける、インダクタに並列的に設ける等適宜選択でき
る。

【００１２】さらに、等価直列リアクタンスＸｅを等価
直列抵抗Ｒｅに対して大きくするには、一対のスイッチ
ング装置の中間および第１のコンデンサの間にインダク
タのみを直接設けることが有効であるが、上述のように
これに限られない。（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；整流装置の出力
端間に互いに直列的に設けられ、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；第１のスイッチング装置と並列的
に設けられた相対的に大容量の第１のコンデンサと；イ
ンダクタおよび負荷を含む２端子回路を形成するととも
に、第１および第２のスイッチング装置の中間および第
１のコンデンサの間に介挿され、第１および第２のスイ
ッチング装置のスイッチング周波数における等価直列リ
アクタンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ≧
１．７である負荷回路と；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負荷回路のインダクタと共振
回路を形成する第２のコンデンサと；を具備している。

【００１３】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、負荷回路が、第１および第２
のスイッチング装置のスイッチング周波数における等価
直列リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／
Ｒｅ≧２である。

【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１ないし３
のいずれか一記載の発明において、整流装置の入力側に
高周波カットフィルタを具備している。

【００１５】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の負荷として放電灯を用い
たものである。放電灯としては、水銀ランプ、高圧ナト
リウムランプ、メタルハライドランプのような高圧放電
灯、蛍光ランプのような低圧放電灯等どのようなもので
も使用可能である。

【００１６】請求項６記載の発明は、照明装置本体と；
請求項５記載の放電灯点灯装置と；を具備している。

【００１７】

【作用】請求項１または２記載の電源装置は、第１のコ
ンデンサにより、整流装置の非平滑直流電圧をある直流
電圧レベルで平滑化する。また、第２のコンデンサおよ
び負荷回路のインダクタは、一対のスイッチング装置の
オンオフに応じて共振電圧を発生する。この共振電圧
は、非平滑直流電圧の谷部を持上げ、高周波出力電圧の
包絡線を平滑化したものとする。また、前記共振電圧の
作用により、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサ
の両端電圧、または第１のコンデンサの両端電圧を、一
対のスイッチング装置のスイッチングの一周期中に、前
記整流装置の非平滑直流電圧より低くしようとする。し
たがって、一対のスイッチング装置のスイッチングの一
周期中に、第１のコンデンサに交流電源から充電電流が
流れる。

【００１８】このように第１のコンデンサに交流電源か
ら充電電流を流すことにより、交流電源の電圧（整流さ
れた非平滑直流電圧）の波高値が低い期間にも入力電流
を確保して入力力率を高めるとともに、入力電流を低歪
み化して入力電流の高調波を減少させる。

【００１９】ここで、負荷回路は、第１および第２のス
イッチング装置のオンオフ周波数における等価直列リア
クタンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ≧
１．７である。したがって、十分な共振電圧を発生して
上記の作用を確実に行わせる。Ｘｅ／Ｒｅが１．７より
小さいと、負荷回路の抵抗成分により十分な共振電圧を
発生し得ず、非平滑電圧の１サイクルの全期間に亘って
入力電流を流すことができなくなることがある。この結
果、図７に示すように入力電流の歪率１１．５％を超
え、実用上他の電気機器に悪影響を与えることがある。
したがって、高力率、入力電流の低歪を十分に得るため
には、等価直列リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗Ｒ
ｅをＸｅ／Ｒｅ≧１．７とする必要があり、１．７より
小さい場合は不可である。なお、図７は横軸がＸｅ／Ｒ
ｅを、縦軸が入力電流の歪率を示している。以上の作用
は、上記関係を満たせば、負荷にかかわらず同様である
ことは容易に理解されることである。また、上記関係は
少なくとも負荷が正常動作している期間に満たされるこ
とを要するが、加えて、負荷の始動時（立上がり時）等
においても上記関係を満たすようにしてもよいものであ
る。

【００２０】請求項３記載の電源装置は、さらに、等価
直列リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／
Ｒｅ≧２である。したがって、さらに確実に共振電圧を
発生する。これにより、図７から明かなように歪率は９
％以下になり、一層入力電流を低歪み化して入力電流の
高調波を減少させる。

【００２１】請求項４記載の電源装置は、第１および第
２のスイッチング装置のスイッチングにより生じた高周
波成分が、高周波カットフィルタにより除去される。こ
れにより、他の電気機器に対する高周波雑音の問題を無
くすか低減する。

【００２２】請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし４のいずれか一の電源装置の作用に加えて、放
電灯に対して包絡線が平滑化された高周波電圧が印加さ
れる。これこれにより、放電灯の発光効率が向上すると
ともに、光出力のリップルが低減する。

【００２３】請求項６記載の照明装置は、請求項５にお
ける放電灯点灯装置と同様の作用になる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図７を
参照して説明する。図１は回路図、図２はスイッチング
装置のオン期間の変化状態を示す図、図３は動作を示す
回路図、図４は他方のスイッチング装置のオン期間を相
対的に小さくした場合の作用を示す各部の電圧、電流波
形図、図５は他方のスイッチング装置のオン期間を相対
的に大きくした場合の作用を示す各部の電圧、電流波形
図、図６は整流装置の入力電流、同出力端間電圧および
負荷電流を示す波形図、図７は等価直列リアクタンスＸ
ｅおよび等価直列抵抗Ｒｅの比Ｘｅ／Ｒｅと入力電流の
歪率との関係を示す図である。図１において、たとえば
商用周波数の交流電源１に、チョ−クコイル２およびコ
ンデンサ３からなる高周波カットフィルタ回路が接続さ
れている。このフィルタ回路には整流装置４としてのダ
イオ−ドブリッジが接続されている。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−ドから形成
されている。そして、整流装置４の出力端間には、第１
のスイッチング装置５および第２のスイッチング装置６
が直列に接続されている。本実施例におけるこれらスイ
ッチング装置５、６は、電界効果トランジスタからなる
もので、寄生ダイオ−ドをそれぞれ逆電流通流用のダイ
オ−ドとして利用するようになっている。

【００２５】第１のスイッチング装置５には、並列的に
第１のコンデンサ７としての比較的大きな容量の平滑コ
ンデンサが接続されている。この第１のコンデンサ７
は、商用交流電源１の電源周波数に対して平滑作用を有
している。

【００２６】また、第１および第２のスイッチング装置
５、６の中間および第１のコンデンサ７の間に負荷回路
８が設けられている。負荷回路８は、インダクタ９とし
てのリ−ケ−ジ形絶縁トランスおよび負荷１０としての
放電灯を含んで２端子回路に形成されている。本実施例
では、インダクタ９の一次巻線９−１をスイッチング装
置５、６の中間および第１のコンデンサ７の間に介挿
し、インダクタ９の二次巻線９−２を出力回路としてい
る。そして、この二次巻線９−２に負荷１０としての放
電灯たとえば蛍光ランプが接続されている。また、負荷
１０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１１が接続されている。本実施例において、イン
ダクタ９のリ−ケ−ジインダクタンスは、負荷１０の限
流インピ−ダンスとしても作用する。

【００２７】一方、第２のスイッチング装置６に対して
は、インダククタ９の一次巻線９−１を介して第２のコ
ンデンサ１２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
１２の容量は第１のコンデンサ７の容量に比べて極端に
小さく、インダクタ９のインダクタンスとの共同によ
り、スイッチング装置５、６のスイッチング周波数にお
いて振動波形を生じる値に選定されている。すなわち、
負荷１０が正常点灯しているときにおけるスイッチング
周波数をｆ、第２のコンデンサ１２の容量をＣ12、負荷
回路８の等価直列リアクタンス（誘導性）をＸｅ、等価
直列抵抗をＲｅとしたとき、次式

【００２８】

【式１】を満たすように選定する。

【００２９】また、十分な共振電圧を得るために、第２
のコンデンサ１２の容量Ｃ12、等価直列リアクタンスＸ
ｅ、等価直列抵抗Ｒｅをつぎの関係とする。

【００３０】

【式２】さらに、十分な共振電圧を得るためには、上式よりさら
に等価直列抵抗Ｒｅが小さくなるように選定する。

【００３１】また、上記負荷回路８におけるスイッチン
グ周波数ｆに対する等価直列リアクタンスＸｅと、等価
直列抵抗Ｒｅとの関係は、Ｘｅ／Ｒｅ≧１．７に選定さ
れている。本実施例は、第１および第２のスイッチング
装置５、６の中間および第１のコンデンサ７の間に直接
インダクタ９のみを接続しているため、等価直列リアク
タンスＸｅを等価直列抵抗Ｒｅに対して大きくすること
が比較的容易である。

【００３２】１３は、スイッチング装置５、６のオンオ
フを制御するスイッチング制御手段である。本実施例に
おけるスイッチング制御手段１３は、スイッチング装置
５、６を略一定の周波数でオンオフするものである。ま
た、交流電源１の出力電圧（整流装置４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６のオ
ン期間を図２の関係のように変化可能なものである。す
なわち、交流電源１の出力電圧（整流装置４の出力電
圧）の波高値が大きいときは、オン期間を小さく、波高
値が小さいときは、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５のオン期間は、第２のス
イッチング装置６と逆の関係に変化する。さらに、本実
施例においては、外部からの信号に応じて第２のスイッ
チング装置６のオン期間を変化可能にも構成されてい
る。具体的構成について説明すると、入力電圧を検知す
る検知手段１３−１と、この検知手段１３−１の検知電
圧に応じてオン期間を変化させる発振手段１３−２とを
有してなるものである。発振手段１３−２としては、た
とえば、PWMコントロ−ラとしてのＩＣ（たとえばテキ
サスインスツ−ルメンツ社製のTL494）を使用できる。
また、外部からの制御信号入力部１３−３を有してい
る。

【００３３】つぎに、本実施例の作用を説明する。装置
全体の概略動作はつぎのとおりである。まず、商用交流
電源１の電圧をフィルタ回路を介して整流装置４に入力
して全波整流する。この全波整流された脈流電圧により
充電されて、第１のコンデンサ７はあるレベルの平滑化
直流電圧を維持する。一方、第１のスイッチング装置５
および第２のスイッチング装置６を電源周波数より高い
周波数にて交互にオンオフし、インダクタ装置９の二次
巻線９−２に高周波交流電圧を誘起して、負荷１０を高
周波点灯させる。また、第２のコンデンサ１２およびイ
ンダクタ９にて共振電圧を発生し、この共振電圧の作用
により、整流装置４で整流された電圧の波高値が低い期
間でも交流電源１から電流を流して、高力率化、低歪み
化を図る。

【００３４】つぎに、回路動作の詳細を図３ないし図６
を参照して説明する。なお、図３は、説明に必要な主要
部のみを簡略化して示すもので、図１と同じ部分には同
じ符号を付してある。また、図４ないし６においてＶは
電圧、Ｉは電流であり、それぞれの符号は図１のそれと
一致している（ただし、図４および５(イ)のVGS5は、第
１のスイッチング装置５のゲ−ト・ソ−ス間電圧を示
し、同（ハ）のVGS6は、第２のスイッチング装置６のゲ
−ト・ソ−ス間電圧を示す。）。

【００３５】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３および図４を参照し
ながら説明する。なお、波高値が大きい期間は、スイッ
チング制御手段１３が検知電圧に応じて第２のスイッチ
ング装置６をそのオン期間が相対的に短くなるように制
御する。

【００３６】期間(a)（図３の(a)、図４の(a)、以下同
様）においては、第１のコンデンサ７、第１のスイッチ
ング装置５およびインダクタ９の閉回路が形成されるた
め、第１のコンデンサ７に蓄積されていた電荷が前記閉
回路を放電し、図4(ロ)、(チ)に示すように、電流Ｉ5、Ｉ
9が流れる。

【００３７】期間(b)においては、第１のスイッチング
装置５がオフし、第２のスイッチング装置６はその寄生
ダイオ−ドがオンして、インダクタ９および第２のコン
デンサ１２が直列共振を呈し、図4(ニ)、(ヌ)のように共
振電流Ｉ6、Ｉ12が流れる。これによって、第２のコン
デンサ１２、インダクタ９の電圧Ｖ12、Ｖ9には共振電
圧が現れる。この共振電圧の値は、一方のスイッチング
装置５がオフしたときに遮断される電流値の大きさに左
右される。そして、前記共振電圧は第２のコンデンサ１
２の電圧と第１のコンデンサ７との和に等しい整流装置
４の電圧V4にも現れる。

【００３８】期間(c)においては、第２のスイッチング
装置６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4(ニ)、(ヌ)）。上記期間(b)、(c)にお
ける共振電圧は、上述のように負荷回路８、第２のコン
デンサ１２の定数を設定することにより、整流化脈流電
圧の１サイクルの略全期間にわたって整流化脈流電圧よ
り大きくなる。すなわち、昇圧される。

【００３９】期間(d)においては、共振電圧が低下して
第２のコンデンサ１２および第１のコンデンサ７の両端
電圧も低下しようとするから、整流装置４から第１のコ
ンデンサ７、インダクタ９および第２のスイッチング装
置６を介して電流Ｉ4、Ｉ7およびI6が流れる（図4(ヘ)、
(チ)、(ニ)）。

【００４０】期間(e)においては、第２のスイッチング
装置６がオフし、第１のスイッチング装置５の寄生ダイ
オ−ドがオンして、インダクタ９の蓄積エネルギにより
第１のスイッチング装置５の寄生ダイオ−ドおよび第１
のコンデンサ７に電流I5、I７が流れる（図4(ロ)、
(チ)）。そして、期間(a)の状態に戻る。

【００４１】つぎに、交流電源電圧の波高値が小さい期
間について図５を参照しながら説明する。なお、この期
間は、スイッチング制御手段１３が電圧を検知して、第
２のスイッチング装置６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
３の場合と同様であるが、各部の電圧、電流波形は図５
のようになる。図５において注目すべき点は、同図
(ホ)、(リ)に示すように、共振電圧の振幅および波高値が
図４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１２に充電されている電圧が小さ
くなり（図４、５の各(リ)参照）、この分第２のコンデ
ンサ１２に流れ込む電流すなわち期間（ｂ）における初
期の電流値が大きくなるためである。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上げることができる。なお、
図１のものはこれまで説明してきたように、図２の関係
でスイッチング装置５、６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５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５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１２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。このように、非平滑直流電
圧の波高値が低くなる期間には、所望に昇圧でき、出力
電圧を平滑化できるものである。

【００４２】上記図１に示す実施例により実験を行う
と、交流電源１からの入力電流Iinは、図６(a)に示すよ
うになった。これは、上述のように、期間(d)における
整流装置４からの電流が、整流装置４の非平滑直流電圧
の略全期間にわたって流れることを示している。したが
って、この電流が、入力力率を高めるとともに、入力電
流の低歪に寄与していることが理解される。なお、この
入力電流Ｉｉｎの高周波成分は高周波カットフィルタに
より除去され得る。また、整流装置４の出力端間電圧V4
は図６(b)に示すようになり、負荷１０の電流は図６(c)
に示すようになり、低周波リップルの減少を図れている
こととが理解される。

【００４３】さらに、外部からの信号により、第２のス
イッチング装置６のオン期間を制御すると、出力電圧を
変化できる。すなわち、第２のスイッチング装置６のオ
ン期間を相対的に大きくすると、出力電圧は大きくな
り、オン期間を相対的に小さくすると、出力電圧は小さ
くなる。したがって、本実施例のように、負荷１０が放
電灯の場合には、任意に調光点灯が可能になる。また、
本実施例において、

【００４４】

【式３】とし、等価直列リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗Ｒ
ｅを、Ｘｅ／Ｒｅ≧３としたとき、図７に示すように歪
率は７％であった、図７にオン期間を一層小さくした場
合の各部の電圧、電流波形を示す。

【００４５】なお、電源投入時の第１のコンデンサ７へ
の突入電流は、インダクタ９が直列に介在しているこ
と、第２のスイッチング装置６が高周波でオンオフする
ことにより低減される。

【００４６】また、第１のコンデンサ７および第２のコ
ンデンサ１２の接続位置を反対にしても、同様の効果を
得ることができる。この場合、オン期間を制御するスイ
ッチング装置も逆にする。

【００４７】図８は第２の実施例を示す回路図である。
本実施例は、負荷回路８１の第１のインダクタ８２とし
て、格別にリ−ケ−ジインダクタンスを持たない絶縁ト
ランスを用い、この絶縁トランスの一次巻線82-1に対し
て、直列に第２のインダクタ８３を接続したものであ
る。その他、図１と同じ部分には同じ符号を付して説明
を省略する。なお、スイッチング装置５、６は簡略化し
て図示してある。本実施例においては、インダクタ８３
が負荷１０である放電灯の限流インピ−ダンスの作用も
行うものである。なお、本実施例において、第１のイン
ダクタ８２を省略し、負荷１０を第２のインダクタ８３
と直列接続してもよいものである。

【００４８】この図８に示すようにしても、負荷回路８
１の定数を図１のものと同様にすることにより、図１の
ものと同様に作用することが容易に理解されるため、作
用の説明を省略する。

【００４９】図９は第３の実施例を示す回路図である。
本実施例は、図１に示す実施例において、第１のスイッ
チング装置５’をバイポ−ラトランジスタ5'-1と並列接
続されたダイオ−ド5'-2とで構成し、第２のスイッチン
グ装置6'をバイポ−ラトランジスタ6'-1と並列接続され
たダイオ−ド6'-2とで構成している。また、負荷１０お
よびインダクタ９としての絶縁トランスの二次巻線９−
２の間に、ドライブトランス９１の一次巻線98-1を接続
し、第１のスイッチング装置5'のトランジスタ5'-1のベ
−ス・エミッタ間にドライブトランス９１の二次巻線91
-2を、第２のスイッチング装置6'のトランジスタ6'-1の
ベ−ス・エミッタ間にドライブトランス18の二次巻線91
-3を接続し、各スイッチング装置5'、6'にベ−ス電流を
供給するようにしている。

【００５０】本実施例のものは、負荷１０が外されて開
放されると、ドライブトランス91の一次巻線91-1に電流
が流れなくなり、ドライブトランス91の各二次巻線91-
2、91-3の出力がなくなるため、各スイッチング装置
5'、6'のベ−ス電流がなくなり、インバ−タ回路の発振
を停止させるものである。

【００５１】このように、負荷１０の取外しにより、イ
ンバ−タ回路の発振が停止することにより、無負荷時に
もスイッチングする場合に比し、第１および第２のスイ
ッチング装置5'、6'のストレスを低減できる。

【００５２】なお、第１および第２のスイッチング装置
５’、６’が電界効果トランジスタの場合には、二次巻
線の出力をゲ−ト・ソ−ス間に供給するように構成す
る。したがって、この場合も同様な効果を得られる。

【００５３】図１０は第４の実施例の主要部を示す回路
図である。他の部分は省略してあるが、たとえば上記各
実施例のものと同様に構成可能である。本実施例におい
て、第１および第２のスイッング装置５、６は図１のも
のに対して逆の位置に接続されている。したがって、第
１のコンデンサ７も相対的に整流装置４の負側に位置し
ている。

【００５４】また、負荷回路１０１は、第１、第２のイ
ンダクタ１０２、１０３、負荷１０４およびフィラメン
ト予熱用のコンデンサ１０５を含んで構成されている。
第１のインダクタ１０２を第１および第２のスイッング
装置５、６の中間および第１のコンデンサ７の間に設け
ている。そして、この第１のインダクタ１０２に並列に
第２のインダクタ１０３および負荷１０４の直列回路を
接続している。

【００５５】さらに、第２のコンデンサ１０６は整流装
置４の出力端間に設けられている。

【００５６】この実施例の作用を説明する。本実施例に
おいては、第２のコンデンサ１０６、第２のスイッチン
グ装置６、負荷回路１０１および第１のコンデンサ７の
閉回路にて共振回路が形成される。なお、第１のコンデ
ンサ７は、第２のコンデンサ１０６に対して極めて大き
な容量に選定されているため、このときの共振条件は、
主として負荷回路１０１の等価直列リアクタンスＸｅ、
同等価直列抵抗Ｒｅおよび第２のコンデンサ１０６の容
量にて決定される。

【００５７】そして、共振電流の極性が反転すると、逆
向きに共振電流が流れる。そして、この共振により第２
のコンデンサ１０６の両端電圧が低下して整流装置４の
出力電圧より小さくなろうとすると、整流装置４から、
第１のスイッチング装置５、負荷回路１０１、第１のコ
ンデンサ７の回路に電流が流れて、第１のコンデンサ７
を充電する。このとき、前記のように、第１のコンデン
サ７は、第２のコンデンサ１０６に対して極めて大きな
容量であるから、両者のインピ−ダンスの関係により、
第２のコンデンサ１０６にはほとんど電流は流れない。

【００５８】このように、図１に示す実施例の場合と同
様に動作する。

【００５９】図１１は第５の実施例を示す回路図であ
る。本実施例は、負荷回路１１１を第１のインダクタ１
１２、フィラメント予熱トランスを兼ねる第２のインダ
クタ１１３および負荷１１４を含んで構成している。

【００６０】また、整流装置４の入力側に設けられた高
周波カットフィルタ１１５がつぎのように構成されてい
る。すなわち、交流線路間に設けられた第１および第２
のコンデンサ１１６、１１７と、これらコンデンサ１１
６、１１７の間で各線路に挿入された第１および第２の
インダクタ１１８、１１９とから構成されている。な
お、第１および第２のインダクタ１１８、１１９は、一
体化してバルントランスとしてもよい。

【００６１】さらに、整流装置４の出力端間に小容量で
高周波パス用のコンデンサ１２０を設けるとともに、こ
のコンデンサ１２０の出力側に高周波的にスイッチする
高速性のダイオード１２１を設けている。このように高
速性のダイオード１２１を設けることにより、整流装置
４には高速性のダイオードを要さない。

【００６２】なお、制御装置１３’は、上記実施例のも
のと同様であってもよいし、他の構成であってもよい。
一対のスイッチング装置を交互にオンオフさせる手段は
当業者であれば、適宜構成可能である。

【００６３】本実施例の作用は以上の説明より容易に理
解されるので、説明を省略する。

【００６４】図１２は第６の実施例を示す回路図であ
る。本実施例は、図１０のものと類似しているが、さら
に、第２のコンデンサ１０６’の一部または全部として
コンデンサ１２１を整流装置４の出力端と一対のスイッ
チング装置５、６との間に設けたものである。このコン
デンサ１２１には、整流装置４の出力極性と同じ向きに
したダイオ−ド１２２を並列に接続している。本実施例
において、コンデンサ１２１だけで実質的に共振作用を
行わせるように設定した場合、コンデンサ１０６’は高
周波パス用として作用する。また、コンデンサ１２１お
よび１０６’の合成にて所要の共振作用を行わせるよう
に設定することもできる。さらに、既述した実施例のよ
うに、いずれかのスイッチング装置と並列的に第２のコ
ンデンサを接続しているものと組合わせて、３個のコン
デンサで所要の共振作用を行わせるようにしてもよい。

【００６５】なお、本実施例において、コンデンサ１２
１を２個以上とし、整流装置４の正負各出力端と一対の
スイッチングとの間に設けるようにしてもよい。

【００６６】図１３は第７の実施例を示す回路図であ
る。本実施例は、第２のコンデンサ１３１をインダクタ
９と並列的に接続したものである。すなわち、図１３は
入力巻線9-1と並列接続している。

【００６７】本実施例においては、インダクタ９の一次
巻線９−１および第２のコンデンサ１３１による閉回路
が形成される。この期間にインダクタ７および第２のコ
ンデンサ１３１は共振する。前記共振が反転し、共振電
圧により第１および第２のコンデンサ７、１３１の両端
間電圧が整流装置４の電圧より低下しようとすると、整
流装置４から第１のコンデンサ７に充電電流が流れる。

【００６８】本実施例は、共振電流がスイッチング装置
５、６に流れない。したがって、スイッチング装置５、
６において、共振電流による電力損失が低減する。ま
た、第２のスイッチング装置６に関して、逆極性のダイ
オードを省略することができる。さらに、第１のコンデ
ンサ７への充電電流に対するスイッチング素子として第
２のスイッチング装置６が作用するから、高速用のダイ
オードを用いなくてもよい。

【００６９】図１４は照明装置の一実施例を示すもので
ある。１４１は照明装置本体であり、この本体１４１に
放電灯１４２が装着されている。また、本体１４１内に
は放電灯点灯装置が配設されている。なお、放電灯点灯
装置は本体１４１内に設けず、本体１４１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。

【００７０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。たとえば、高周波カットフィルタは、整流
装置の入力側の他、出力側または両方に設けてもよい。
また、上記の各実施例を適宜組合わせることも可能であ
る。

【００７１】

【発明の効果】請求項１または２に記載の発明は、負荷
回路の等価直列リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗Ｒ
ｅをＸｅ／Ｒｅ≧１．７としたため、十分な共振電圧を
得て整流された非平滑直流電圧の略全期間に亘って、整
流装置から入力電流を流すことができるから、平滑化さ
れた包絡線を有する高周波出力を得られながら、高入力
力率、交流電源からの入力電流波の低歪化を達成でき
る。

【００７２】請求項３に記載の発明は、等価直列リアク
タンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅをＸｅ／Ｒｅ≧２と
したため、一層、高入力力率、交流電源からの入力電流
波の低歪化を達成できる。

【００７３】請求項４に記載の発明は、高周波カットフ
ィルタを設けたから、高周波成分を確実に除去でき、高
周波雑音の問題を無くすか低減できる。

【００７４】請求項５および６記載の発明は、出力の脈
動が小さくなり放電灯の発光効率が向上し、また、光リ
プルを減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図

【図２】同じくスイッチング装置のオン期間の変化状態
を示す図

【図３】同じく動作を示す等価回路図

【図４】同じく他方のスイッチング装置のオン期間を相
対的に小さくした場合の作用を示す各部の電圧、電流波
形図

【図５】同じく他方のスイッチング装置のオン期間を相
対的に大きくした場合の作用を示す各部の電圧、電流波
形図

【図６】同じく整流装置の入力電流、同出力端間電圧お
よび負荷電流を示す波形図

【図７】等価直列リアクタンスＸｅおよび等価直列抵抗
Ｒｅの比Ｘｅ／Ｒｅと入力電流の歪率との関係を示す図

【図８】本発明の第２の実施例の主要部を示す回路図

【図９】本発明の第３の実施例を示す回路図

【図１０】本発明の第４の実施例の主要部を示す回路図

【図１１】本発明の第５の実施例を示す回路図

【図１２】本発明の第６の実施例を示す回路図

【図１３】本発明の第７の実施例を示す回路図

【図１４】本発明の照明装置の一実施例を簡略化して示
す斜視図

【図１５】従来技術を示す回路図

【符号の説明】

1…交流電源、 4…整流装置、 5…第１のスイッチン
グ装置、 6…第２のスイッチング装置、 7…第１のコ
ンデンサ、 8…負荷回路、 9…インダクタ、12…第２
のコンデンサ、 141…照明装置本体

Claims

【特許請求の範囲】

【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；互いに直列的に設けられ、
交互にオンオフして整流装置の出力を整流装置の出力周
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；第１のスイッチング装置に対し
て並列的に設けられ、第２のスイッチング装置のオン期
間に第２のスイッチング装置を介して整流装置の出力に
より充電されて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、第１のスイッチング装置のオン期間に
充電電荷を第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；インダクタおよび負荷を含んでな
り、一対のスイッチング装置の中間および第１のコンデ
ンサの間に介挿され、第１および第２のスイッチング装
置のスイッチング周波数における等価直列リアクタンス
Ｘｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ≧１．７であ
る負荷回路と；第１および第２のスイッチング装置のオ
ンオフに応じて負荷回路のインダクタと共同して共振す
る第２のコンデンサと；を具備していることを特徴とす
る電源装置。
【請求項２】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；整流装置の出力端間に互い
に直列的に設けられ、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；第１のスイッチング装置と並列的に設けられ
た相対的に大容量の第１のコンデンサと；インダクタお
よび負荷を含む２端子回路を形成するとともに、第１お
よび第２のスイッチング装置の中間および第１のコンデ
ンサの間に介挿され、第１および第２のスイッチング装
置のスイッチング周波数における等価直列リアクタンス
Ｘｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ≧１．７であ
る負荷回路と；第１および第２のスイッチング装置のオ
ンオフに応じて負荷回路のインダクタと共振回路を形成
する第２のコンデンサと；を具備していることを特徴と
する電源装置。
【請求項３】負荷回路は、第１および第２のスイッチン
グ装置のスイッチング周波数における等価直列リアクタ
ンスＸｅおよび等価直列抵抗ＲｅがＸｅ／Ｒｅ≧２であ
ることを特徴とする請求項１または２記載の電源装置。
【請求項４】整流装置の入力側に高周波カットフィルタ
を具備していることを特徴とする請求項１ないし３のい
ずれか一記載の電源装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれか一記載の電源
装置における負荷として放電灯を用いたことを特徴とす
る放電灯点灯装置。
【請求項６】照明装置本体と；請求項５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。