JPH0898555A - 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】出力電圧の脈動を小さくするとともに、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。 【構成】交流電源１の出力電圧を整流する整流装置４
と、整流装置の出力端間に互いに直列的に設けられ、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と、一方のスイッチング装置の両端間に設けられ
た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８およびインダクタ７の直列回路と、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と共同
して共振回路を形成する第１のコンデンサより容量が小
さい第２のコンデンサ１１とを具備した。 【効果】インダクタおよび第２のコンデンサによる共振
電圧の作用により、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、入力電流波形を正弦波に近付けて低歪化を達成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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5-174986号公報のもの（以下、「従来例１とい
う。」）が知られている。従来例１は、図29に示すよう
に、商用交流電源291の出力電圧を整流する全波整流器2
92の入力側に、定数をある範囲に設定されたコイル293
とコンデンサ294とを設けている。また、全波整流器292
の出力側には、定数をある範囲に設定されたコンデンサ
295が設けられている。そして、全波整流器292の出力端
間にはコンデンサ295と並列的に、互いに直列に接続さ
れた２つのスイッチング素子296、297を有するハ−フブ
リッジ形のインバ−タ回路298を接続している。このイ
ンバ−タ回路298の一方のスイッチング素子297に対し
て、インダクタ299、放電灯300および直流阻止用のコン
デンサ301の直列回路を接続している。

【０００３】従来例１には、作用の詳細な説明がなされ
ていない。しかし、目的の記載、波形図等から、つぎの
ように推察される。全波整流器292の出力側のコンデン
サ295は、交流電源291の周波数に対してある程度の平滑
作用を行うとともに、全波整流器292の入力側のコイル2
93およびコンデンサ294は共振電圧を発生する。この共
振電圧は、ハ−フブリッジ形のインバ−タ回路298のス
イッチング素子296のスイッチングに同期して発生す
る。すなわち、スイッチング素子296のオン期間に、イ
ンバ−タ回路298へは最初コンデンサ295から給電する
が、このコンデンサ295は小容量に設定されているため
電圧が低下し、この後は交流電源291から電流が流入す
る。スイッチング素子296がオフした時、流入電流が遮
断されて前記共振電圧が発生する。この共振電圧は、コ
イル293およびコンデンサ294の定数を所定範囲に設定す
ることによって、平滑作用のコンデンサ295の両端電圧
より大きくなる。したがって、この共振電圧によりコン
デンサ295に電流が流入する。このような動作を行わせ
ることにより、交流入力電圧が低い期間においても入力
電流を流すようにして、高入力力率と入力電流の低歪み
化を図ろうとするものである。

【０００４】また、他の従来装置として、特開平2-7520
0号公報のもの（以下、「従来例２という。」）が知ら
れている。このものは、図30に示すように、交流電源30
2の出力を高周波阻止装置303を介して入力する整流器30
4の出力端間に一対のスイッチング装置305、306を設け
ている。各スイッチング装置305、306には逆向きの電流
を流すためのダイオ−ド307、308を並列接続している。
また、これらスイッチング装置305、306には、直列接続
された２個のコンデンサ309、310が並列接続されてい
る。このコンデンサ309、310は、一方310が他方309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309にはダイオ−ド311が並列接続されている。
一対のスイッチング装置305、306の中間と各コンデンサ
309、310の中間との間にはインダクタ312および放電灯3
13の直列回路が設けられている。また、放電灯313のフ
ィラメントの各一端側の間にはコンデンサ314が接続さ
れている。

【０００５】従来例２は、スイッチング装置305のオン
期間に整流器304からの出力によりスイッチング装置305
を介してインダクタ312および放電灯313に電流を流すと
ともに、大容量のコンデンサ310を充電する。スイッチ
ング装置305がオフし、他のスイッチング装置306がオン
するまでの間は、インダクタ312の蓄積エネルギにより
コンデンサ310およびダイオ−ド308に電流が流れる。つ
ぎに、スイッチング装置306がオンすると、コンデンサ3
10の充電電荷がスイッチング装置306、インダクタ312お
よび放電灯313を介して放電する。その後、スイッチン
グ装置306がオフして、他のスイッチング装置305がオン
するまでの間は、インダクタ312の蓄積エネルギにより
小容量のコンデンサ309およびダイオ−ド307に電流が流
れる。

【０００６】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305のオン期
間に大容量のコンデンサ310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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の場合、十分な平滑化を行うこと、または十分に入力
電流を低歪化することが困難であると考えられる。その
理由は、交流電源291の零クロス近傍では、交流電源291
からインバ−タ回路298に流入する電流が零もしくは極
めて小さく、大きな共振電圧を得られないことによる。
すなわち、コンデンサ295にて十分に平滑化しようとし
た場合には、大容量のコンデンサ295が用いられること
になり、特に交流電源電圧の零クロス近傍では入力電流
を流せず、大きな共振電圧を得られなくなって、この間
交流電源291から入力電流を流せない。したがって、入
力電流を十分に低歪化することができなくなる。一方、
交流電源291の零クロス近傍において、コンデンサ295の
電圧を低くすることは、十分な平滑化電圧を得られない
ことになる。このように、入力電流の低歪化が得られる
ような回路定数にすると、入力電圧の平滑化が不十分に
なる。このため、ランプ電流の脈動が大きくなり、発光
効率が低下したり、光リプルが増加したりする問題を有
している。

【０００８】また、前記共振電圧を発生させることによ
り交流電源側に高周波のリップル電圧が現れることにな
り、このリップル電圧低減のためにさらにインダクタ、
コンデンサ等のフィルタが必要になるという問題も生じ
る。

【０００９】また、従来例２は、整流器304の出力電圧
の波高値が、相対的に大容量のコンデンサ310の電圧以
下の期間（整流器304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310の放電電流
と、この放電電流に基づくインダクタ312の蓄積エネル
ギによるダイオ−ド311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312と直列に抵抗成
分（点灯中）である放電灯313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309および310の直列回路両端の電圧を前記整流器30
4の出力電圧より低くできないからである。このよう
に、従来例２は、交流電源302（整流器304）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。

【００１０】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。

【００１１】

【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；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
オンオフする一対のスイッチング装置と；一方のスイッ
チング装置の両端間に設けられた整流装置の出力周波数
に対して平滑作用を行う第１のコンデンサおよびインダ
クタの直列回路と；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と共同して共振する第２のコンデン
サと；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；を備えている。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】さらにまた、本発明において、インダクタ
は第２のコンデンサと共同して共振し得るものであれば
よく、たとえばチョ−クコイル、トランス等を使用でき
る。（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一対のスイッチン
グ装置と；一方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；一方のスイッ
チング装置および第１のコンデンサの間に介挿されたイ
ンダクタと；他方のスイッチング装置のオン期間に他方
のスイッチング装置およびインダクタと共振回路を形成
する第１のコンデンサより容量が小さい第２のコンデン
サと；を備えている。

【００１６】請求項３記載の発明は、入力端を交流電源
に接続され非平滑直流電圧を出力する整流装置と；整流
装置の両出力端の間に互いに直列的に接続され、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一
対のスイッチング装置と；一方のスイッチング装置と並
列的に接続された相対的に大容量の第１のコンデンサ
と；一対のスイッチング装置の中間および第１のコンデ
ンサの一方の出力端の間に接続されたインダクタと；他
方のスイッチング装置のオン期間に他方のスイッチング
装置およびインダクタ装置と共振回路を形成する第１の
コンデンサより容量が小さい第２のコンデンサと；イン
ダクタの両端から高周波出力を取出す出力回路とを備え
ている。

【００１７】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、第１および第２のス
イッチング装置を略一定の周波数でオンオフするととも
に、これらスイッチング装置のオン期間の割合を変化可
能なスイッチング制御手段を備えている。

【００１８】請求項５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、第１および第２のス
イッチング装置を略一定の周波数でオンオフするととも
に、第１および第２のスイッチング装置のオン期間の割
合を変化可能であり、かつ、他方のスイッチング装置の
オン期間を交流電源の半サイクル毎の波高値が大きいと
きは小さく、小さいときは大きくなるように変化させる
スイッチング制御手段を備えている。

【００１９】本発明において、他方のスイッチング装置
のオン期間を波高値に応じて変化させるのは、連続的で
あっても段階的であってもよいものである。

【００２０】請求項６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、第１および第２のス
イッチング装置のオンオフ周波数を変化可能なスイッチ
ング制御手段を備えている。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、第１および第２のスイッチング装置が、整
流装置の出力電圧の波高値の低い部分では相対的に低い
周波数でオンオフし、波高値が高くなるに従って相対的
に高い周波数でオンオフするようにしている。

【００２２】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発明において、第２のコンデンサ
を、他方のスイッチング装置およびインダクタに対して
並列的に設けている。

【００２３】請求項９記載の発明は、請求項１ないし７
のいずれか一記載の発明において、第２のコンデンサ
を、整流装置の出力端間に設けている。

【００２４】請求項１０記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれか一記載の発明において、第２のコンデンサ
を、整流装置の少なくとも一方の出力端と一対のスイッ
チング装置との間に設けるとともに、第２のコンデンサ
と並列に整流装置の出力極性と同極性にダイオ−ドを設
けている。

【００２５】本発明において、第２のコンデンサを２個
以上のコンデンサで構成し、整流装置の正負各出力端と
一対のスイッチング装置との間にそれぞれ設けるように
してもよい。そして、整流装置の出力端間には共振電流
を流すための素子が必要であるが、このような素子とし
ては、高周波パス用として普通に用いられるコンデンサ
を利用することができる。なお、別個に設けてもよい。

【００２６】請求項１１記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれか一記載の発明において、第２のコンデンサ
を、インダクタと並列的に接続している。

【００２７】請求項１２記載の発明は、請求項１ないし
３および６、７のいずれか一記載の発明において、周波
数の上昇にともなってインピ−ダンスが低下するインピ
−ダンス回路を、出力回路に設けている。

【００２８】請求項１３記載の発明は、請求項１ないし
１２のいずれか一記載の発明において、インダクタの出
力端間に出力回路を形成して負荷に給電するとともに、
負荷と直列的にトランスの一次巻線を設け、第１および
第２のスイッチング装置のドライブ制御をこのトランス
の二次巻線出力にて行うようにしている。

【００２９】請求項１４記載の発明は、請求項１ないし
１３のいずれか一記載の発明において、第１のコンデン
サを、相対的に大容量の第１のコンデンサと、相対的に
小容量の第２のコンデンサおよびインピ−ダンス素子の
直列回路との並列回路にて構成している。

【００３０】請求項１５記載の発明は、請求項１ないし
１４のいずれか一記載の発明において、第２のコンデン
サが、容量を可変するキャパシタ可変手段を備えてい
る。

【００３１】請求項１６記載の発明は、請求項１ないし
１５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。

【００３２】請求項１７記載の発明は、放電灯の始動時
の所定期間には、他方のスイッチング装置のオン期間を
点灯時より小さくするものである。

【００３３】請求項１８記載の発明は、請求項１６また
は１７記載の発明において、放電灯の短絡を検出する短
絡検出手段を設けている。

【００３４】請求項１９記載の発明は、照明装置本体
と、少なくとも放電灯を照明装置本体に装着された請求
項１６ないし１８のいずれか一記載の放電灯点灯装置と
を備えている。

【００３５】

【作用】請求項１ないし３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。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。

【００３６】請求項４記載の電源装置は、さらに、第１
および第２のスイッチング装置を略一定の周波数でオン
オフするとともに、これらスイッチング装置のオン期間
の割合を変化可能である。前記オン期間を変化すると、
共振電圧の振幅が変化する。たとえば、一方のスイッチ
ング装置のオン期間を相対的に大きくすると、共振動作
以前にインダクタに流れている電流値が大きくなり、共
振電圧の振幅が大きくなる。したがって、本実施例は、
高周波出力電圧を調整可能である。そして、スイッチン
グ周波数は略一定であるから、たとえばスイッチング周
波数を高めるものに比しスイッング損失が増大すること
はない。

【００３７】請求項５記載の電源装置は、さらに、第１
および第２のスイッチング装置のオン期間の割合を変化
可能で、かつ、他方のスイッチング装置のオン期間を交
流電源の半サイクル毎の波高値が大きいときは小さく、
小さいときは大きくなるように変化させる。オン期間の
割合を変化すると、請求項４のものと同様な動作により
出力電圧が調整可能になる。そして、交流電源の半サイ
クル毎の波高値に応じて他方のスイッチング装置のオン
期間を上記関係で変化させる。したがって、一方のスイ
ッチング装置のオン期間は他方のスイッチング装置と逆
の関係で変化する。

【００３８】一方、交流電源の半サイクル毎の波高値が
小さいときは第２のコンデンサの両端電圧が小さく、共
振時にこの第２のコンデンサに流込む電流が大きくな
る。このように共振電流が大きいため、大きな共振電圧
が発生して高周波出力電圧の包絡線としては、非平滑直
流電源の谷部を持上げたものになる。そして、一対のス
イッチング装置のオン期間を上記関係で変化させること
により、谷部の共振電圧を過度に大きくすることがな
く、所望の大きさに調整する。したがって、高周波出力
電圧の包絡線を、十分平滑化されたものにすることがで
きる。

【００３９】請求項６および７記載の電源装置は、スイ
ッチング周波数を変化させることにより、他方のスイッ
チング装置の絶対的オン期間を変化する。したがって、
上述したことから明かなように高周波出力電圧が変化す
る。

【００４０】請求項８記載の電源装置は、一方のスイッ
チング装置がオフすると、インダクタ、他方のスイッチ
ング装置（場合によっては並列接続のダイオードを含
む）および第２のコンデンサを含む閉回路が形成され
る。そして、一方のスイッチング装置がオフする以前に
インダクタに蓄積されたエネルギにより、前記閉回路内
に共振電流が流れ、共振電圧が発生する。この共振電流
が逆向きに流れ、第２のコンデンサの両端電圧が整流装
置の出力電圧と逆極性になって、第１のコンデンサの両
端電圧との和の電圧が整流装置の出力電圧より低くなろ
うとすると、整流装置から第１のコンデンサに充電電流
が流れる。したがって、請求項１ないし３の発明につい
て説明したように、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。他方のスイッチング装置がオフする
と、第１のコンデンサが一方のスイッチング装置を介し
てインダクタに電流を流す。

【００４１】請求項９記載の電源装置は、請求項１ない
し７のいずれか一記載の電源装置において、第２のコン
デンサを整流装置の出力端子間に接続したため、共振回
路が第１のコンデンサをも含んだ閉回路で形成される。
第１のコンデンサは第２のコンデンサに対して、容量が
大きいため、実質的に共振に関与しない。

【００４２】請求項１０記載の電源装置は、請求項１な
いし７のいずれか一記載の電源装置において、第２のコ
ンデンサを整流装置と一対のスイッチング装置との間に
設けたもので、請求項９記載のものと類似の作用にな
る。

【００４３】請求項１１記載の電源装置は、第２のコン
デンサをインダクタと並列的に接続したもので、インダ
クタとの閉回路で共振する。したがって、共振電流がイ
ンダクタおよび第２のコンデンサの閉回路にのみ流れ
て、スイッチング装置には流れない。これにより、スイ
ッチング装置における電流損失が低減する。

【００４４】請求項１２記載の電源装置は、スイッチン
グ周波数を上昇させると、出力回路のインピ−ダンス回
路のインピ−ダンスが低下する。したがって、周波数の
上昇して高周波出力電圧を小さくしても、第１のコンデ
ンサへの充電電流が流れ、入力電流の低歪み化が達成さ
れる。

【００４５】請求項１３記載の電源装置は、負荷を取外
すとドライブトランスは出力を停止して、第１および第
２のスイッチング素子の発振を停止させる。したがっ
て、負荷の非装着時にも発振を継続することによる第１
および第２のスイッチング素子のストレス増加を簡単に
防止できる。

【００４６】請求項１４記載の電源装置は、第３のコン
デンサで低周波のリップル電流を流して充電し、第４の
コンデンサおよびインダクタの直列回路に高周波のリッ
プル電流を流す。したがって、充電用の第３のコンデン
サとして電解コンデンサを用いた場合、この第３のコン
デンサのリップル電流が低減する。

【００４７】請求項１５記載の放電灯点灯装置は、第２
のコンデンサを容量を変化すると、上述のように共振電
流が変化する。したがつて、共振電圧すなわち高周波出
力電圧を変化可能になる。

【００４８】請求項１６記載の放電灯点灯装置は、各請
求項における電源装置の作用に加えて、高周波出力電圧
の脈動が小さくなる分発光効率が向上して、光リプルが
減少する。

【００４９】請求項１７記載の放電灯点灯装置は、他方
のスイッチング装置のオン期間を放電灯の始動時の所定
期間は点灯時より小さくすることにより、この間高周波
出力電圧を相対的に小さくする。したがって、この間、
フィラメントの予熱を行う。ついで、高周波出力電圧を
放電灯の始動に十分な大きさにする。したがって、放電
灯をスムーズに始動して、放電灯の寿命を劣化させるこ
とがない。

【００５０】請求項１８記載の放電灯点灯装置は、短絡
検出手段で放電灯の短絡を検出すると、この短絡検出に
応じてスイッチング装置の作動を停止する。これによ
り、短絡に基づく過電圧を発生しない。

【００５１】請求項１９記載の照明装置は、上記各請求
項における放電灯点灯装置と同様の作用になる。

【００５２】

【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は他方のスイッチング装置
のオン期間をさらに小さくした場合の作用を示す各部の
電圧、電流波形図である。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。

【００５３】さらに、一方のスイッチング装置すなわち
本実施例において第１のスイッチング装置５と並列的関
係になるように、インダクタ７としてのリ−ケ−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
接続されている。この第１のコンデンサ８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。

【００５４】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、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10が接続されている。本実施
例において、インダクタ７のリ−ケ−ジインダクタンス
は、放電灯９の限流インピ−ダンスとしても作用する。
なお、負荷としては、放電灯の他、たとえばモータ、Ｏ
Ａ機器の直流負荷等であってもよい。直流負荷の場合に
は、出力回路に適宜整流回路、平滑回路を付加すること
ができる。

【００５５】一方、他方のスイッチング装置すなわち本
実施例において第２のスイッチング装置６に対しては、
インダククタ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11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、スイッチング
周波数をｆ、第２のコンデンサ11の容量をＣ11、インダ
クタ７の等価インダクタンスをＬ７、放電灯９の等価抵
抗をＲ９としたとき、これらＣ１１、Ｌ７およびＲ９
は、スイッチング周波数ｆより大きい共振周波数を呈す
るように選定されている。すなわち、次式

【００５６】

【式１】 を満たす。また、Ｃ１１、Ｌ７およびＲ９は、振動電圧
を発生し得るように、

【００５７】

【式２】 を満足する関係になっている。より振動させるには、上
式においてさらに等価抵抗Ｒ９を小さくする関係にすれ
ばよい。

【００５８】また、本実施例においては、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
12が設けられている。このスイッチング制御手段12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12-1と、この検知手段12-1の検知
電圧に応じてオン期間を変化させる発振手段12-2とを有
してなるものである。発振手段12-2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12-3を有している。

【００５９】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。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７の二次巻
線7-2に高周波交流電圧を誘起して、放電灯９を高周波
点灯させる。また、第２のコンデンサ11およびインダク
タ７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。

【００６０】つぎに、回路動作の詳細を図３ないし図７
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７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、５および７(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。）。

【００６１】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12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。

【００６２】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８、第１のスイッチ
ング装置５およびインダクタ７の閉回路が形成されるた
め、第１のコンデンサ８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、I8
が流れる。

【００６３】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７および第２のコン
デンサ11が直列共振を呈し、図4(ニ)、(ヌ)のように共振
電流I6、I11が流れる。これによって、第２のコンデン
サ11、インダクタ７の電圧V11、V7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11の電圧
と第１のコンデンサ8との和に等しい整流装置４の電圧V
4にも現れる。

【００６４】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、上述のように共振回路の抵抗成分を設
定することにより、整流化脈流電圧より大きくなる。す
なわち、昇圧される。

【００６５】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11および第１のコンデンサ8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8、インダクタ７および第２のスイッチング装置
６を介して電流I4、I8およびI6が流れる（図4(ヘ)、
(チ)、(ニ)）。

【００６６】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７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8に電流I5、I8が流れる（図4(ロ)、(チ)）。
そして、期間(a)の状態に戻る。

【００６７】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12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１１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
１１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１１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。

【００６８】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、放電灯９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。

【００６９】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、負荷が放電灯
の場合には、任意に調光点灯が可能になる。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。

【００７０】また、電源投入時の第１のコンデンサ8へ
の突入電流は、インダクタ７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。

【００７１】さらに、第１のコンデンサ８および第２の
コンデンサ11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。

【００７２】図８は第２の実施例を示す回路図である。
本実施例は、インダクタ７’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7'-2に対して、直列にインダクタ
15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15が放電灯９の限流インピ−ダンスの
作用を行うものである。

【００７３】この図8に示すようにしても、図１に示す
実施例と同様の効果を得ることができることが容易に理
解されるため、作用の説明を省略する。。

【００７４】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、インダクタ７
の一次巻線7-1に対して並列に、コイル16およびコンデ
ンサ17のインピ−ダンス回路を接続したものである。な
お、このインピ−ダンス回路は、図10に示すように、周
波数ｆ１にて特性インピ−ダンスが最小となるものであ
る。

【００７５】本実施例は、放電灯９を全光点灯させる場
合に比べ、調光点灯させる場合にインバ−タ回路の発振
周波数を高め（図10のf1より左側の範囲内）、出力を低
下させるものである。すなわち、発振周波数を高めるこ
とにより、第２のスイッチング装置６のオン期間も短く
なり、図５ないし７の説明から出力が低下することが理
解できる。

【００７６】このとき、インピ−ダンス回路は、周波数
が上昇するに従って特性インピ−ダンスを低下するた
め、電気回路的に開路状態からインダクタ７に並列接続
される状態になる。ここで、並列接続状態になるに従っ
て共振回路の共振周波数が高まるようにインピ−ダンス
回路の定数を設定することによって、共振後に整流装置
４から電流を流す期間（図４、５の(h)参照。）を確保
できるので、電流の休止区間をなくすことができ、全光
点灯から調光点灯に亘って低歪みを図ることができる。

【００７７】図11は第４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、放電灯９お
よびインダクタ７としての絶縁トランスの二次巻線7-2
の間に、ドライブトランス18の一次巻線18-1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18の二次巻線18-2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18-3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。

【００７８】本実施例のものは、放電灯９が外されて開
放されると、ドライブトランス18の一次巻線18-1に電流
が流れなくなり、ドライブトランス18の各二次巻線18-
2、18-3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。

【００７９】このように、放電灯９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。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、長期間にわたって発振
を継続すると、大きな共振電圧がスイッチング装置
５’、６’に印加し続け、スイッチング装置５、６を劣
化ないしは破壊する虞がある。

【００８０】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。

【００８１】図12は第５の実施例を示す波形図である。
本実施例は、たとえば図１に示す実施例の回路構成を用
い、図12(a)に示す商用交流電源１の電圧が低い部分で
は、図12(b)に示すように、入力電流が所定の電流とな
る所定の周波数ｆ０でインバ−タ回路の発振を行う。ま
た、商用交流電源１の電圧が高くなる部分では、たとえ
ば破線あるいは実線に示す状態にまで高くするＦＭ変調
を行う。これにより、第２のスイッチング装置のオン期
間を周波数ｆ０の場合より短くし、インバ−タ回路の出
力電圧を低くして、放電灯９を調光状態にするものであ
る。

【００８２】このように、整流装置４の出力電圧の低い
部分では周波数を固定することにより、この周波数にお
いて電流の休止区間がなくならないように予め条件を設
定しておくことによって、力率改善電流を流すことがで
きるため、高力率を維持し低歪み化を図ることができ
る。

【００８３】すなわち、電源電圧に重畳する高周波リプ
ル電流波形は、インダクタ７のインダクタンスと、第２
のコンデンサ11のキャパシタンスとの共振作用により決
定され、第１のスイッチング装置５だけでは制御できな
い。すなわち、第２のスイッチング装置６のオン期間中
に第１のコンデンサ８および第２のコンデンサ11の電圧
が、整流装置４の入力電圧より低くなる期間を作る必要
があるが、これを確実に達成できるものである。

【００８４】なお、この図12に示す制御は、図１に示す
実施例以外他の実施例にも用いることができる。

【００８５】図13は第６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、図11に示す実
施例と同様に第１および第２のスイッチング装置5'、6'
としてバイポ−ラトランジスタを主として構成してい
る。また、第１のコンデンサ８に代えて、相対的に大容
量の第３のコンデンサ19およびインピ−ダンス素子とし
てのコイル20の直列回路と、相対的に小容量の第４のコ
ンデンサ21とが並列に接続されている。

【００８６】すなわち、第３のコンデンサ19は平滑する
ためのエネルギを蓄えるため、大きな容量を必要とす
る。このため、電界コンデンサが用いられるが、電界コ
ンデンサにリップルの大きい電流を流すと、場合によっ
ては電解コンデンサの寿命が短くなる問題がある。この
ため、本実施例は、高周波電流がコンデンサ21にバイパ
スして、電界コンデンサ19には流れないように、インピ
−ダンス素子となるコイル20を設けたものである。

【００８７】したがって、本実施例は、第３のコンデン
サ19およびコイル20の直列回路で低周波を平滑し、一
方、第４のコンデンサ21は高周波のリプル電流を流し、
第３のコンデンサ19に流れようとする高周波リップル電
流を低減する。

【００８８】インバ−タ回路への給電は、主として第４
のコンデンサ21にて行い、第４のコンデンサ21の電圧が
低下すると、第４のコンデンサ21に対して第３のコンデ
ンサ19から補充する。

【００８９】図14は第７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２のコンデ
ンサを変形したものである。すなわち、コンデンサ22
と、コンデンサ23およびキャパシタ可変手段としてのス
イッチング素子24の直列回路とで構成している。

【００９０】そして、放電灯９の予熱時、始動時には、
スイッチング素子24をオンし、コンデンサ22にコンデン
サ23を並列に接続してこれらの合成容量を大きくする。
これによって、共振周波数を低下させ、予熱、始動時の
過電圧を防止するとともに、予熱始動時の入力電流歪を
抑制する。図15は第８の実施例を示す回路図である。本
実施例は、図14に示す実施例において、スイッチング素
子24に代えて、ダイオ−ド25およびキャパシタ可変手段
としての電界効果トランジスタ26を接続したものであ
る。

【００９１】この場合、電界効果トランジスタ26がオフ
することによりコンデンサ23には充電されなくなり、電
界効果トランジスタ26がオンすることによりコンデンサ
23は充電可能になる。なお、ダイオ−ド25によりコンデ
ンサ23の放電は常に可能である。このようにして、共振
用コンデンサ22のみの場合に容量を小さくし、共振用コ
ンデンサ22およびコンデンサ23の並列回路の場合に容量
を大きくし、容量を変化させる。

【００９２】そして、この図15の実施例の場合も、図14
に示す場合と同様に動作し、同様の効果が得られる。

【００９３】図16は第９の実施例を示す回路図である。
本実施例は、図16に示す実施例において、共振用コンデ
ンサ22およびコンデンサ23を直列に接続したものであ
る。

【００９４】この場合、電界効果トランジスタ26がオフ
することによりコンデンサ23には充電されなくなり、電
解効果トランジスタ26がオンすることによりコンデンサ
23は充電可能になる。なお、ダイオ−ド25によりコンデ
ンサ23の放電は常に可能である。このようにして、共振
用コンデンサ22のみの場合に容量を大きくし、共振用コ
ンデンサ22およびコンデンサ23の並列回路の場合に容量
を小さくし、実質的な容量を変化させる。

【００９５】そして、本実施例の場合も、図14、15に示
す場合と同様に動作し、同様の効果が得られる。

【００９６】図17は第10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のコンデ
ンサ８の電圧を検出する短絡検出手段としての短絡検出
回路27およびこの短絡検出回路27の動作に基づき第１お
よび第２のスイッチング装置５、６の発振を制御する駆
動回路28を有するものである。

【００９７】そして、第１のコンデンサ８の電圧が所定
値以上に上昇すると、短絡検出回路27では放電灯９が取
り外されたと判断し、駆動回路28で第１および第２のス
イッチング装置５、６の発振を停止して、インバ−タ回
路の発振を停止させる。

【００９８】このように、放電灯９の取外し時にインバ
−タ回路の発振を停止させることにより、第１および第
２のスイッチング装置５、６にストレスが加わることを
防止する。

【００９９】また、短絡検出回路27は、放電灯９のラン
プ電流を検出し、ランプ電流が所定値以上に、たとえば
インダクタ７の一次巻線7-1の電流が所定値以下になっ
たとき、放電灯９が取外されたことを判断してもよい。

【０１００】さらに、短絡検出回路27は放電灯９のラン
プ電圧を検出し、ランプ電圧が所定値以上になったと
き、放電灯９が取外されたことを判断してもよい。

【０１０１】図18は第11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２のコンデ
ンサ11'を整流装置４の出力端間に接続したものであ
る。

【０１０２】この実施例の作用を図19を参照して説明す
る。図19も図３と同様に示してある。期間(a)において
は、第１のコンデンサ８からスイッチング装置５’、イ
ンダクタ７の一次巻線7-1に電流が流れる。

【０１０３】期間(b)においては、インダクタ７の一次
巻線7-1、第１のコンデンサ８、第２のコンデンサ11'、
寄生ダイオ−ド6'-2およびインダクタ７の一次巻線7-1
の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11'は直列共振を呈する。なお、第１
のコンデンサ８は、第２のコンデンサ11'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、主としてインダクタ７のインダクタンスおよび第
２のコンデンサ11'の容量にて決定される。

【０１０４】期間(c)においては、スイッチング装置
６’がオンし、共振電流の極性が反転すると、期間(c)
とは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11'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のコンデンサ８、インダクタ７の一次巻線7-1
および第１のスイッチング手段6'の回路に電流が流れ
て、第１のコンデンサ８を充電する。このとき、前記の
ように、第１のコンデンサ８は、第２のコンデンサ11'
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11'にはほとん
ど電流は流れない。

【０１０５】期間(d)においては、インダクタ７の蓄積
エネルギにより、寄生ダイオ−ド5'-2および第１のコン
デンサ８に電流が流れる。そして、この後、期間(a)の
状態に戻る。

【０１０６】このように、図１に示す実施例の場合と同
様に動作し、低歪み化などの効果が得られる。

【０１０７】そして、実験によれば、図20(a)に示す入
力電圧Vinに対して、図20(b)に示すように入力電流Iin
が低歪み化され、図21(a)に示す入力電圧Vinに対して図
21(b)に示すランプ電流ILも脈動が小さい。

【０１０８】また、第２のスイッチング装置６’のドレ
イン・ソ−ス間電圧VDSおよびドレイン電流ID波形は図2
2(a)に示すようになり、整流装置４の出力電圧の大きな
部分ｂでは図22(b)に示すようになり、整流装置４の出
力電圧の小さな部分ｃでは図22(c)に示すようになる。

【０１０９】さらに、整流装置４の出力電圧V4および出
力電流I4は、図23(a)に示すようになり、商用交流電源
１の電圧の小さな部分ｂでは図23(b)に示すようにな
り、整流装置４の出力電圧の大きな部分ｃでは図23(c)
に示すようになる。

【０１１０】図24は第12の実施例を示す回路図である。
本実施例は、図18に示す実施例において、第１のコンデ
ンサ8'を第２のスイッチング装置６’側に接続したもの
である。

【０１１１】そして、第１のスイッング装置５’をオン
すると、整流装置４、第１のスイッチング装置５’、イ
ンダクタ７の一次巻線7-1、第１のコンデンサ８’およ
び整流装置４の閉回路で電流が流れ、第１のコンデンサ
８’を充電し、このとき力率改善電流が流れる。

【０１１２】つぎに、第１のスイッチング装置５’をオ
フすると、第１のコンデンサ８’、ダイオ−ド6'-2、イ
ンダクタ７の一次巻線7-1および平滑のコンデンサ８’
の閉回路で電流が流れる。

【０１１３】また、第２のスイッチング装置６’がオン
すると、第１のコンデンサ8'、インダクタ７の一次巻線
7-1、第２のスイッチング装置６’および第１のコンデ
ンサ８’の閉回路で電流が流れる。

【０１１４】さらに、第２のスイッチング装置６’がオ
フすると、インダクタ７の一次巻線7-1、ダイオ−ド6'-
2、第２のコンデンサ11'、第１のコンデンサ８’および
インダクタ７の一次巻線7-1の閉回路で回生電流が流れ
て第２のコンデンサ11'の電圧が上昇する。そして、第
１のスイッチング装置５’がオンすると第２のコンデン
サ11'の電圧は下がり、整流装置４の出力電圧と等しく
なる。

【０１１５】このように、図18に示す実施例の場合と同
様に動作し、低歪み化などの効果を得られる。

【０１１６】図25は第13の実施例を示す回路図である。
本実施例は、図24のものと類似しているが、さらに、第
２のコンデンサの一部または全部としてコンデンサ11''
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11''には、
整流装置４の出力極性と同じ向きにしたダイオ−ド27を
並列に接続している。本実施例において、コンデンサ1
1''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11'は高周波パス用として作用する。
また、コンデンサ11''および11'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。

【０１１７】なお、本実施例において、コンデンサ11''
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。

【０１１８】図26は第１４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２６１をインダクタ
７と並列的に接続したものである。すなわち、図２６は
入力巻線７−１と並列接続している。本実施例の作用を
図２７を参照して説明する。図２７も図３と同様に示し
てある。期間(a)においては、第１のコンデンサ８から
インダクタ７の一次巻線7-1、スイッチング装置５’に
電流が流れる。

【０１１９】期間(b)においては、インダクタ７の一次
巻線7-1および第２のコンデンサ２６１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２６１は共振する。

【０１２０】期間(c)においては、前記共振が反転す
る。そして、共振電圧により第１および第２のコンデン
サ８、２６１の両端間電圧が整流装置４の電圧より低下
しようとする期間(d)になると、整流装置４から第１の
コンデンサ８に充電電流が流れる。

【０１２１】期間(e)インダクタ７のエネルギにより、
第１のコンデンサ８、ダイオ−ドに電流が流れる。つい
で、期間(a)の状態に戻る。

【０１２２】本実施例は、期間(b)、(c)について説明し
たように、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８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。

【０１２３】図２８は照明装置の一実施例を示すもので
ある。281は照明装置本体であり、この本体281に放電灯
９が装着されている。また、本体281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28
1内に設けず、本体281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。

【０１２４】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、整流装置４に高速用を用いずに
低速用を用い、この低速用の整流装置の出力側に高速用
のダイオ−ドを接続するようにしてもよい。そして、上
記の各実施例を適宜組合わせることも可能である。たと
えば、スイッチング装置のオンオフ周波数を変化させる
ことと、オン期間の割合を変化させることの両方を行わ
せるようにしてもよい。

【０１２５】

【発明の効果】請求項１ないし３に記載の発明は、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、交流電源からの
入力電流波形を正弦波に近付けて低歪化を達成できる。

【０１２６】請求項４に記載の発明は、一方のスイッチ
ング装置のオン期間を変化することにより、インダクタ
に蓄積するエネルギを変化でき、出力電圧を調整でき
る。しかも、スイッチング周波数は略一定であるから、
たとえばスイッチング周波数を高めるものに比しスイッ
ング損失を増大させることがない。

【０１２７】請求項５記載の発明は、一対のスイッチン
グ装置のオン期間の割合を変化することにより、請求項
４のものと同様に出力電圧を調整できる。さらに、交流
電源の半サイクル毎の波高値に応じて一方のスイッチン
グ装置のオン期間を変化させることにより、十分平滑化
された出力電圧とすることができる。

【０１２８】請求項６および７記載の発明は、スイッチ
ング周波数を変化させることにより、他方のスイッチン
グ装置の絶対的オン期間を変化でき、出力電圧を変化で
きる。

【０１２９】請求項８記載の発明は、第２のコンデンサ
を他方のスイッチング装置およびインダクタに対して並
列的に接続するから、簡単に構成できる。

【０１３０】請求項９記載の発明は、第２のコンデンサ
を整流装置の出力端子間に接続したため、請求項８記載
のものと同様に簡単に構成できる。

【０１３１】請求項１０記載の発明は、第２のコンデン
サを整流装置と一対のスイッチング装置との間に設けた
ため、請求項８記載のものと同様に簡単に構成できる。

【０１３２】請求項１１記載の発明は、第２のコンデン
サをインダクタと並列的に接続ため、請求項８記載のも
のと同様に簡単に構成できる。また、共振電流がスイッ
チング装置に流れないため、スイッチング装置における
電力損失を低減できる。さらに、第２のスイッチング装
置としてバイポーラ形のトランジスタを用いた場合に逆
極性のダイオードを不要にできるとともに、高速用のダ
イオードも不要にできるから、低価格化を図れる。

【０１３３】請求項１２記載の発明は、周波数の上昇に
ともなってインピ−ダンスが低下するインピ−ダンス回
路を出力回路に設けたから、発振周波数を上昇させた場
合でも、低歪み化を達成するための経路のインピ−ダン
スが低く保たれ、十分な共振電流を得られる。

【０１３４】請求項１３記載の発明は、ドライブトラン
スが負荷の非装着時に第１および第２のスイッチング素
子の発振を停止させるため、第１および第２のスイッチ
ング素子のストレス増加を防止できる。

【０１３５】請求項１４記載の発明は、第１のコンデン
サが相対的に大容量の第３のコンデンサと、相対的に小
容量の第４のコンデンサおよびインピ−ダンス素子の直
列回路との並列回路にて構成されたため、第３のコンデ
ンサで低周波のリプル電流を流し、第４のコンデンサお
よびインダクタの直列回路に高周波のリプル電流を流す
ので、第３のコンデンサのリプル電流を低減できる。

【０１３６】請求項１５記載の発明は、第２のコンデン
サが容量を変化可能であるため、共振出力すなわち出力
電圧を変化できる。

【０１３７】請求項１６記載の発明は、出力の脈動が小
さくなり発光効率が向上して、光リプルを減少できる。

【０１３８】請求項１７記載の発明は、他方のスイッチ
ング装置のオン期間を、放電灯の始動時の所定期間は点
灯時より小さくしたものであるから、フィラメントの予
熱を十分行った後始動して、放電灯の寿命を劣化させる
ことがない。

【０１３９】請求項１８記載の発明は、短絡検出手段で
放電灯の短絡を検出し、この短絡検出に応じてスイッチ
ング装置の作動を停止することが可能であるから、短絡
に基づく過電圧を防止できる。

【０１４０】請求項１９記載の発明は、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】同じく他方のスイッチング装置のオン期間をさ
ら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８】本発明の第２の実施例を示す回路図

【図９】本発明の第３の実施例を示す回路図

【図１０】同じく作用を説明する特性図

【図１１】本発明の第４の実施例を示す回路図

【図１２】本発明の第５の実施例を示す波形図

【図１３】本発明の第６の実施例を示す回路図

【図１４】本発明の第７の実施例を示す回路図

【図１５】本発明の第８の実施例を示す回路図

【図１６】本発明の第９の実施例を示す回路図

【図１７】本発明の第10の実施例を示す回路図

【図１８】本発明の第11の実施例を示す回路図

【図１９】同じく動作を示す等価回路図

【図２０】同じく入力電圧と入力電流の関係を示す波形
図

【図２１】同じく入力電圧と放電灯の電流との関係を示
す波形図

【図２２】同じく作用を示す各部の波形図

【図２３】同じく作用を示す各部の波形図

【図２４】本発明の第12の実施例を示す回路図

【図２５】本発明の第13の実施例を示す回路図

【図２６】本発明の第14の実施例を示す回路図

【図２７】同じく動作を示す等価回路図

【図２８】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２９】従来技術１を示す回路図

【図３０】従来技術２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…インダク
タ、 8…第１のコンデンサ、 9…放電灯、 11…第２
のコンデンサ、 12…スイッチング制御装置、 2８1…
照明装置本体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 恵一 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 青池 南城 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 (72)発明者 長崎 文彦 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内

Claims (19)

【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；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一対のスイッチング装置と；
   一方のスイッチング装置の両端間に設けられた整流装置
   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
   およびインダクタの直列回路と；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と共同して共振する第
   ２のコンデンサと；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；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一対のスイッチング装置と；
   一方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；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たインダ
   クタと；他方のスイッチング装置のオン期間に他方のス
   イッチング装置およびインダクタと共振回路を形成する
   第１のコンデンサより容量が小さい第２のコンデンサ
   と；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；を具備していることを
   特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】入力端を交流電源に接続され非平滑直流電
   圧を出力する整流装置と；整流装置の両出力端の間に互
   いに直列的に接続され、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一対のスイッチング装置
   と；一方のスイッチング装置と並列的に接続された相対
   的に大容量の第１のコンデンサと；一対のスイッチング
   装置の中間および第１のコンデンサの一方の出力端の間
   に接続されたインダクタと；他方のスイッチング装置の
   オン期間に他方のスイッチング装置およびインダクタ装
   置と共振回路を形成する第１のコンデンサより容量が小
   さい第２のコンデンサと；インダクタの両端から高周波
   出力を取出す出力回路と；を具備していることを特徴と
   する電源装置。
4. 【請求項４】第１および第２のスイッチング装置を略一
   定の周波数でオンオフするとともに、これらスイッチン
   グ装置のオン期間の割合を変化可能なスイッチング制御
   手段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。
5. 【請求項５】第１および第２のスイッチング装置を略一
   定の周波数でオンオフするとともに、第１および第２の
   スイッチング装置のオン期間の割合を変化可能であり、
   かつ、他方のスイッチング装置のオン期間を交流電源の
   半サイクル毎の波高値が大きいときは小さく、小さいと
   きは大きくなるように変化させるスイッチング制御手段
   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。
6. 【請求項６】第１および第２のスイッチング装置のオン
   オフ周波数を変化可能なスイッチング制御手段を具備し
   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。
7. 【請求項７】第１および第２のスイッチング装置は、整
   流装置の出力電圧の波高値の低い部分では相対的に低い
   周波数でオンオフし、波高値が高くなるに従って相対的
   に高い周波数でオンオフすることを特徴とする請求項６
   記載の電源装置。
8. 【請求項８】第２のコンデンサは、他方のスイッチング
   装置およびインダクタに対して並列的に設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一記載の
   電源装置。
9. 【請求項９】第２のコンデンサは、整流装置の出力端間
   に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７の
   いずれか一記載の電源装置。
10. 【請求項１０】第２のコンデンサは、整流装置の出力極
    性と同極性のダイオ−ドを並列接続されて、整流装置の
    少なくとも一方の出力端と一対のスイッチング装置との
    間に設けられていることを特徴とする請求項１ないし７
    のいずれか一記載の電源装置。
11. 【請求項１１】第２のコンデンサは、インダクタに並列
    的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし７
    のいずれか一記載の電源装置。
12. 【請求項１２】周波数の上昇にともなってインピ−ダン
    スが低下するインピ−ダンス回路を、出力回路に設けて
    いることを特徴とする請求項１ないし３および６、７の
    いずれか一記載の電源装置。
13. 【請求項１３】出力回路をインダクタの両端に形成する
    とともに、この出力回路を介して給電される負荷と直列
    的にトランスの一次巻線を設け、第１および第２のスイ
    ッチング装置のドライブ制御をこのトランスの二次巻線
    出力にて行うことを特徴とする請求項１ないし１２のい
    ずれか一記載の電源装置。
14. 【請求項１４】第１のコンデンサは、相対的に大容量の
    第３のコンデンサと、相対的に小容量の第４のコンデン
    サおよびインピ−ダンス素子の直列回路との並列回路に
    て構成されていることを特徴とする請求項１ないし１３
    のいずれか一記載の電源装置。
15. 【請求項１５】第２のコンデンサは、容量を可変する容
    量可変手段を備えていることを特徴とする請求項１ない
    し１４のいずれか一記載の電源装置。
16. 【請求項１６】請求項１ないし１５のいずれか一記載の
    電源装置の出力回路に放電灯を設けていることを特徴と
    する放電灯点灯装置。
17. 【請求項１７】放電灯の始動時の所定期間は、他方のス
    イッチング装置のオン期間を点灯時より小さくすること
    を特徴とする請求項１６記載の放電灯点灯装置。
18. 【請求項１８】放電灯の短絡を検出する短絡検出手段を
    設けていることを特徴とする請求項１６または１７記載
    の放電灯点灯装置。
19. 【請求項１９】照明装置本体と；少なくとも放電灯を照
    明装置本体に装着された請求項１６ないし１８のいずれ
    か一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。