JPH0963782A

JPH0963782A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH0963782A
Application number: JP21838595A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kanda; 隆司神田; Tomoyuki Nakano; 智之中野; Naoki Onishi; 尚樹大西; Masahiro Naruo; 誠浩鳴尾; Yoshinobu Murakami; 善宣村上; Kazuo Yoshida; 和雄吉田; Hiroaki Mannami; 寛明万波
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-08-28
Filing date: 1995-08-28
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】放電灯に印加する電圧を放電灯の安定点灯電
圧より少し高い電圧と少し低い電圧との２電圧値とし、
それらを交互に印加することにより、バラスト機能を備
えるインダクタンス素子を省き、小型化可能な放電灯点
灯装置を提供する。【解決手段】交流電源ＡＣの正負の半サイクルにより
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のどちらか一方を用い、Ｌ
１を含み構成されると共に、交流電源ＡＣを直流電圧に
変換するチョッパ回路と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
及びキャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２からなると共に、直
流電圧を交流の高周波電圧に変換して放電灯ＦＬに供給
するインバータ回路とを備え、キャパシタンス素子Ｃ
１，Ｃ２の両端電圧Ｖｃ１、Ｖｃ２を任意に設定し、放
電灯ＦＬの電流暴走または立消え前にキャパシタンス素
子Ｃ１，Ｃ２を交互に切り替る様に放電灯ＦＬに接続し
て電力供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放電灯点灯装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源入力高調波歪みを抑制し、負
荷に高周波交流電力を供給するものとして図１２に示す
ような例がある。（特開平３−３６７５号公報参照）本従来例の構成は以下に示す通りである。

【０００３】スイッチングトランジスタ（以下、スイッ
チング素子と呼ぶ。）Ｑ１のエミッタとスイッチングト
ランジスタ（以下、スイッチング素子と呼ぶ。）Ｑ２の
コレクタとを接続し、スイッチング素子Ｑ１のコレクタ
に整流ダイオード（以下、ダイオードと呼ぶ。）Ｄ３の
カソードを、スイッチング素子Ｑ２のエミッタに整流ダ
イオード（以下、ダイオードと呼ぶ。）Ｄ４のアノード
を接続し、ダイオードＤ３のアノードとダイオードＤ４
のカソードとを接続する。更にスイッチング素子Ｑ１，
Ｑ２それぞれのコレクタ側にカソードをエミッタ側にア
ノードを接続されるダイオードＤ１，Ｄ２を接続してブ
リッジ回路を構成する。ダイオードＤ３及びダイオード
Ｄ４の接続点Ａ１とスイッチング素子Ｑ１及びスイッチ
ング素子Ｑ２の接続点Ａ２との間に、交流電源ＡＣとチ
ョッパ用インダクタンス素子Ｌ１とからなる直列回路を
接続し、ダイオードＤ１及びダイオードＤ３の各々のカ
ソードの接続点Ａ４とダイオードＤ２及びダイオードＤ
４の各々のアノードの接続点Ａ５の間に、平滑用キャパ
シタンス素子Ｃ１及び平滑用キャパシタンス素子Ｃ２の
直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチ
ング素子Ｑ２の接続点Ａ２と平滑用キャパシタンス素子
Ｃ１及び平滑用キャパシタンス素子Ｃ２の接続点Ａ３と
の間に、負荷回路を接続する。負荷回路は、放電灯ＦＬ
及び共振用インダクタンス素子Ｌ２の直列回路と放電灯
ＦＬの非電源側端子間に並列接続された共振用キャパシ
タンス素子Ｃ３とからなる共振回路である。

【０００４】次に図１３を参照して動作を簡単に説明す
る。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２には図１３に示すよう
に制御信号が印加され、同時にオンしないよう交互にオ
ンオフする。

【０００５】接続点Ａ１の電位が交流電源ＡＣのプラス
電位である半サイクルの時にスイッチング素子Ｑ１をオ
ン，スイッチング素子Ｑ２をオフすると、交流電源ＡＣ
→ダイオードＤ３→スイッチング素子Ｑ１→インダクタ
ンス素子Ｌ１→交流電源ＡＣの径路でインダクタンス素
子Ｌ１に、図１２に示す矢印の向きに電流ＩＬ１が流れ
る。電流ＩＬ１の値は入力交流電圧Ｖｉｎの瞬時値に比
例した傾きで増加して行く。なお、スイッチング素子Ｑ
１はインバータ回路用スイッチング素子としても機能
し、平滑用キャパシタンス素子Ｃ１→スイッチング素子
Ｑ１→負荷回路→平滑用キャパシタンス素子Ｃ１の経路
で電流を流す。次にスイッチング素子Ｑ１がオフする
と、インダクタンス素子Ｌ１→交流電源ＡＣ→ダイオー
ドＤ３→平滑用キャパシタンス素子Ｃ１→負荷回路→イ
ンダクタンス素子Ｌ１の径路、並びに、インダクタンス
素子Ｌ１→交流電源ＡＣ→ダイオードＤ３→平滑用キャ
パシタンス素子Ｃ１→平滑用キャパシタンス素子Ｃ２→
ダイオードＤ２→インダクタンス素子Ｌ１の径路でイン
ダクタンス素子Ｌ１に蓄積されたエネルギーが放出さ
れ、平滑用キャパシタンス素子Ｃ１と平滑用キャパシタ
ンス素子Ｃ２とを充電する。このときスイッチング素子
Ｑ２がオンしており、平滑用キャパシタンス素子Ｃ２→
負荷回路→スイッチング素子Ｑ２→平滑用キャパシタン
ス素子Ｃ２の径路で負荷回路に、上述とは逆方向に電流
を流す。

【０００６】このように、交流電源ＡＣが正の半サイク
ルでは、スイッチング素子Ｑ１がチョッパ回路用のスイ
ッチング素子とインバータ回路用スイッチング素子とを
兼ね、スイッチング素子Ｑ２はインバータ回路用のスイ
ッチング素子としてだけ機能する。

【０００７】また、接続点Ａ１の電位が交流電源ＡＣの
マイナス電位である半サイクルの時にスイッチング素子
Ｑ２をオン，スイッチング素子Ｑ１をオフすると、イン
ダクタンス素子Ｌ１→スイッチング素子Ｑ２→ダイオー
ドＤ４→交流電源ＡＣ→インダクタンス素子Ｌ１の径路
でインダクタンス素子Ｌ１に、図１２に示す矢印とは逆
向きに電流ＩＬ１が流れ、電流ＩＬ１値は入力交流電圧
Ｖｉｎの瞬時値に比例した傾きで増加して行く。スイッ
チング素子Ｑ２はインバータ回路用スイッチング素子と
しても機能し、平滑用キャパシタンス素子Ｃ２→負荷回
路→スイッチング素子Ｑ２→平滑用キャパシタンス素子
Ｃ２の径路で電流を流す。次にスイッチング素子Ｑ２が
オフすると、インダクタンス素子Ｌ１→負荷回路→平滑
用キャパシタンス素子Ｃ２→ダイオードＤ４→交流電源
ＡＣ→インダクタンス素子Ｌ１の径路、並びにインダク
タンス素子Ｌ１→ダイオードＤ１→平滑用キャパシタン
ス素子Ｃ１→平滑用キャパシタンス素子Ｃ２→ダイオー
ドＤ４→交流電源ＡＣ→インダクタンス素子Ｌ１の経路
で、インダクタンス素子Ｌ１に蓄積されたエネルギーが
放出され、平滑用キャパシタンス素子Ｃ１及び平滑用キ
ャパシタンス素子Ｃ２を充電する。このときスイッチン
グ素子Ｑ１がオンしており、平滑用キャパシタンス素子
Ｃ１→スイッチング素子Ｑ１→負荷回路→平滑用キャパ
シタンス素子Ｃ１の径路で負荷回路に、上述とは逆方向
に電流を流す。

【０００８】このように、交流電源ＡＣが負の半サイク
ルでは、スイッチング素子Ｑ２がチョッパ回路用のスイ
ッチング素子とインバータ回路用スイッチング素子とを
兼ね、スイッチング素子Ｑ１はインバータ回路用のスイ
ッチング素子としてだけ機能する。

【０００９】上述の様なスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の
交互のオンオフ動作により負荷回路は共振し、放電灯Ｆ
Ｌの点灯維持可能な高周波交流電圧を放電灯ＦＬへと供
給する。またインダクタンス素子Ｌ２はバラスト要素と
なるため、負性抵抗を持つ放電灯を安定点灯可能とす
る。更に、交流電源ＡＣとインダクタンス素子Ｌ１との
間に、図１４に示すようなインダクタンス素子ＬＦ，キ
ャパシタンス素子ＣＦで構成されるフィルタ回路Ｆを挿
入して交流電源ＡＣからの入力電流を連続的にすること
により、入力電流歪を低減することができ、また、入力
電流を入力電圧と同相の正弦波にできる。

【００１０】つまり、本従来例はインバータ回路用スイ
ッチング素子がチョッパ回路用スイッチング素子を兼
ね、かつ少ない素子数で構成されており、回路構成が簡
単である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は負荷回路として共振回路を含み構成され、特にインダ
クタンス素子Ｌ２はバラスト機能も兼ね備えるため、装
置の大型化を招いてしまう、という問題点が生じる。

【００１２】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、放電灯に印加する電圧を
放電灯の安定点灯電圧より少し高い電圧と少し低い電圧
との２電圧値とし、それらを交互に印加することによ
り、バラスト機能を備えるインダクタンス素子Ｌ２を省
き、小型化可能な放電灯点灯装置を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１記載の発明によれば、交流電源電圧を直
流電圧に変換するチョッパ回路と、少なくとも２つのス
イッチング素子及び２つのキャパシタンス素子からなる
と共に、直流電圧を交流の高周波電圧に変換して放電灯
に供給するハーフブリッジ式インバータ回路とを備える
放電灯点灯装置に於て、２つのキャパシタンス素子の両
端電圧を任意に設定すると共に、放電灯の電流暴走また
は立消え前に２つのキャパシタンス素子を交互に切り替
る様に、放電灯に接続して電力供給することを特徴とす
る。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、２つのキャ
パシタンス素子の両端電圧を、それぞれ放電灯の安定点
灯電圧よりも高い電圧と低い電圧とに設定することを特
徴とする。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、スイッチン
グ素子のオンデューティを制御することにより２つのキ
ャパシタンス素子の両端電圧を設定することを特徴とす
る。

【００１６】請求項４記載の発明によれば、２つのキャ
パシタンス素子の容量比を変えることにより２つのキャ
パシタンス素子の両端電圧を設定することを特徴とす
る。

【００１７】請求項５記載の発明によれば、２つのキャ
パシタンス素子の両端電圧の各々を、放電灯への接続前
には放電灯の安定点灯電圧よりも高い電圧に、放電灯の
電流が暴走または立消え前には放電灯の安定点灯電圧よ
りも低い電圧に降下する様に設定することを特徴とす
る。

【００１８】請求項６記載の発明によれば、２つのキャ
パシタンス素子の容量を設定することにより２つのキャ
パシタンス素子の両端電圧を設定することを特徴とす
る。

【００１９】請求項７記載の発明によれば、交流電源と
チョッパ回路との間に入力高調波歪抑制の為のフィルタ
回路を設けたことを特徴とする。

【００２０】請求項８記載の発明によれば、チョッパ回
路を構成するスイッチング素子とハーフブリッジ式イン
バータ回路を構成するスイッチング素子の少なくとも１
つとを共用することを特徴とする。

【００２１】請求項９記載の発明によれば、ハーフブリ
ッジ式インバータ回路を構成する２つのキャパシタンス
素子と、チョッパ回路を構成するキャパシタンス素子と
共用したことを特徴とする。

【００２２】請求項１０記載の発明によれば、ハーフブ
リッジ式インバータ回路を構成するスイッチング素子
を、その交番周期よりも更に短い周期でスイッチング動
作させて、放電灯に供給する電力の実効値を制御するこ
とを特徴とする。

【００２３】請求項１１記載の発明によれば、ハーフブ
リッジ式インバータ回路を構成するスイッチング素子の
同時オフする期間を設けることにより、放電灯に供給す
る電力の実効値を制御することを特徴とする。

【００２４】請求項１２記載の発明によれば、放電灯を
複数個設けたことを特徴とする。

【００２５】

【実施の形態】

（実施の形態１）本発明に係る第１の実施の形態の回路
図を図１に、その動作波形を図２に示す。

【００２６】図１２に示した従来例と異なる点は、イン
ダクタンス素子Ｌ２を省略し、ダイオードＤ１及びダイ
オードＤ３の接続点Ａ４とダイオードＤ２及びダイオー
ドＤ４の接続点Ａ５の間に平滑用キャパシタンス素子Ｃ
０を接続し、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２を平滑用で
ないものにすると共に、負荷電流経路に負荷電流検出部
１を接続し、放電灯ＦＬの暴走、立消え傾向を検出して
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の制御回路にフィードバッ
クする様に構成したことであり、その他の従来例と同一
構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００２７】なお、本実施の形態ではスイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２にＭＯＳＦＥＴを用いているが、従来例と同
様にバイポーラトランジスタを用いても構わない。

【００２８】次に、図２を参照して回路動作を以下に説
明する。接続点Ａ１の電位が交流電源ＡＣのプラス電位
である半サイクルの時に、時刻ｔ０でスイッチング素子
Ｑ１をオン，スイッチング素子Ｑ２をオフすると、ダイ
オードＤ３→スイッチング素子Ｑ１→インダクタンス素
子Ｌ１→交流電源ＡＣ→ダイオードＤ３の径路でインダ
クタンス素子Ｌ１に、図１に示す矢印の向きに電流ＩＬ
１が流れ、電流ＩＬ１の値は入力交流電圧Ｖｉｎの瞬時
値に比例した傾きで増加して行く。スイッチング素子Ｑ
１はインバータ回路用スイッチング素子としても機能
し、キャパシタンス素子Ｃ１→スイッチング素子Ｑ１→
放電灯ＦＬ→負荷電流検出部１→キャパシタンス素子Ｃ
１の経路で電流が流れ、図２（ｃ）に示す様にキャパシ
タンス素子Ｃ１の両端電圧（以下、電圧と呼ぶ。）Ｖｃ
１が低下する。この時、Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝Ｖｃ０（Ｖｃ
２，Ｖｃ０はキャパシタンス素子Ｃ２，Ｃ０の両端電
圧）を保つように、平滑用キャパシタンス素子Ｃ０→ス
イッチング素子Ｑ１→放電灯ＦＬ→負荷電流検出部１→
キャパシタンス素子Ｃ２→平滑用キャパシタンス素子Ｃ
０の径路で電流が流れ、図２（ｄ）に示す様にキャパシ
タンス素子Ｃ２の両端電圧（以下、電圧と呼ぶ。）Ｖｃ
２は上昇する。よって、図２（ｅ）に示す様に放電灯Ｆ
Ｌには正の電圧Ｖｃ１が印加される。

【００２９】時刻ｔ１でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が
オフすると、インダクタンス素子Ｌ１→交流電源ＡＣ→
ダイオードＤ３→平滑用キャパシタンス素子Ｃ０→ダイ
オードＤ２→インダクタンス素子Ｌ１の径路で平滑用キ
ャパシタンス素子Ｃ０が充電される。また、一部インダ
クタンス素子Ｌ１→交流電源ＡＣ→ダイオードＤ３→キ
ャパシタンス素子Ｃ１→負荷電流検出部１→放電灯ＦＬ
の径路で電流が流れ、インダクタンス素子Ｌ１に蓄積さ
れたエネルギーが放出される。図２（ｃ）に示す様に電
圧Ｖｃ１は上昇するため、Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝Ｖｃ０を保
つように、キャパシタンス素子Ｃ２→負荷電流検出部１
→放電灯ＦＬ→ダイオードＤ１→平滑用キャパシタンス
素子Ｃ０→キャパシタンス素子Ｃ２の径路で電流が流
れ、図２（ｄ）に示す様に電圧Ｖｃ２は低下する。ま
た、ダイオードＤ２がオンするため、図２（ｅ）に示す
様に放電灯ＦＬには時刻ｔ０〜ｔ１間とは逆方向に負の
電圧Ｖｃ２が印加される。

【００３０】時刻ｔ２にスイッチング素子Ｑ２がオンす
ると、キャパシタンス素子Ｃ２→負荷電流検出部１→放
電灯ＦＬ→スイッチング素子Ｑ２→キャパシタンス素子
Ｃ２の径路でキャパシタンス素子Ｃ２から放電灯ＦＬに
電力が供給され、図２（ｄ）に示す様に電圧Ｖｃ２が更
に低下し続ける。また、Ｖｃ１＋Ｖｃ２＝Ｖｃ０を保つ
ように、平滑用キャパシタンス素子Ｃ０→キャパシタン
ス素子Ｃ１→キャパシタンス素子Ｃ２→平滑用キャパシ
タンス素子Ｃ０の径路で電流が流れ、図２（ｃ）に示す
様に電圧Ｖｃ１は上昇する。よって、図２（ｅ）に示す
様に放電灯ＦＬには負の電圧Ｖｃ２が印加される。

【００３１】なお、交流電源ＡＣが負の半サイクルのと
きにはキャパシタンス素子Ｃ１とキャパシタンス素子Ｃ
２との動作が交代するため、スイッチング素子Ｑ１とス
イッチング素子Ｑ２との動作を交代すれば同様の動作が
可能となる。

【００３２】上述の様にＳ１，Ｓ２に交互にオン信号を
印加することにより、放電灯ＦＬに正の電圧Ｖｃ１と負
の電圧Ｖｃ２とを交互に印加できる。例えば電圧Ｖｃ１
が放電灯の安定点灯電圧より大きな値で電圧Ｖｃ２が放
電灯の安定点灯電圧より小さな値である様な２値を設定
する。その動作は以下に示す通りである。

【００３３】スイッチング素子Ｑ１がオンすると放電灯
ＦＬに電圧Ｖｃ１が印加され、放電灯ＦＬは暴走傾向に
なり放電灯ＦＬに流れる負荷電流Ｉｚが増加する。負荷
電流検出部１により負荷電流Ｉｚを検出し、放電灯ＦＬ
の暴走前にスイッチング素子Ｑ１をオフしてスイッチン
グ素子Ｑ２をオンすれば、放電灯ＦＬに負の電圧Ｖｃ２
が印加されて放電灯ＦＬは安定点灯する。また、放電灯
ＦＬが消灯する前に負荷電流検出部１により負荷電流Ｉ
ｚを検出し、スイッチング素子Ｑ２をオフしてスイッチ
ング素子Ｑ１をオンすれば、放電灯ＦＬに正の電圧Ｖｃ
１が印加されて放電灯ＦＬは安定点灯する。

【００３４】この様な動作を交互に行なうことにより、
従来例に示した様な特別なバラスト要素を設けなくても
放電灯ＦＬは安定点灯を維持することができる。また、
予め放電灯ＦＬの暴走、立消えの時定数よりも早くスイ
ッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフを交互に切り換える
ように制御すれば、負荷電流検出部１がなくても放電灯
が安定点灯可能となる。

【００３５】電圧Ｖｃ１が放電灯の安定点灯電圧より大
きな値で電圧Ｖｃ２が放電灯の安定点灯電圧より小さな
値である２値に設定するためには、Ｖｃ０＝Ｖｃ１＋Ｖ
ｃ２の関係から平滑用キャパシタンス素子Ｃ０を放電灯
の安定点灯電圧ＶＬａの略２倍の電圧に充電する必要が
ある。なお、図３に示す様に電圧Ｖｃ０はチョッパ兼用
動作をするスイッチ素子のオンデューティＤに比例す
る。また電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２とを、放電灯の安定点
灯電圧ＶＬａより少し大きな電圧（ＶＬａ＋Ｖｄ）と少
し小さな電圧（ＶＬａ−Ｖｄ）との２値に制御する必要
があるが、図４に示す様にＶｃ１／Ｖｃ０とＶｃ２／Ｖ
ｃ０とは、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ１のオン時間Ｔ
２，Ｔ１の比率Ｔ（＝Ｔ２／Ｔ１）により制御できる。
つまり、交流電源ＡＣの正の半周期では電圧Ｖｃ０を２
倍の放電灯の安定点灯電圧ＶＬａとなるようにチョッパ
兼用スイッチング素子Ｑ１のオンデューティを設定し、
次に電圧Ｖｄを設定するためチョッパ兼用スイッチング
素子Ｑ１のオン期間Ｔ１に従ってインバータ回路用スイ
ッチング素子Ｑ２のオン期間Ｔ２を設定することによ
り、Ｖｃ１＝ＶＬａ＋Ｖｄ，Ｖｃ２＝ＶＬａ−Ｖｄの２
値が設定可能となる。交流電源ＡＣの負の半周期ではス
イッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との制御を
互いに逆にすることにより、上述の様な２値電圧を設定
することができる。

【００３６】（実施の形態２）本発明に係る第２の実施
の形態の回路図を図５に示す。

【００３７】図１に示した第１の実施の形態と異なる点
は、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２の容量を大きくして
平滑用キャパシタンス素子Ｃ０の機能を兼用させると共
に、平滑用キャパシタンス素子Ｃ０を省略したことであ
り、その他の第１の実施の形態と同一構成には同一符号
を付すことにより説明を省略する。

【００３８】なお、本実施例に於ては、交流電源ＡＣの
正の半周期ではスイッチング素子Ｑ１のオンデューティ
によりＶｃ１＋Ｖｃ２が制御でき、スイッチング素子Ｑ
２のオン期間により電圧Ｖｃ２を制御できる。つまり、
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間により電圧Ｖｃ
１，Ｖｃ２を制御できる。

【００３９】（実施の形態３）本発明に係る第３の実施
の形態の回路構成は図１に示す第１の実施の形態と同様
であり、その回路動作のみが異なるので、第１の実施の
形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省
略する。

【００４０】本実施の形態の動作波形図を図７に示す。
また、第１の実施の形態の動作波形図を改めて図６に示
す。

【００４１】第１の実施の形態に於ては、図６（ｃ）に
示す様に、放電灯ＦＬを安定点灯させるために、電圧Ｖ
ｃ１と電圧Ｖｃ２とを放電灯の安定点灯電圧ＶＬａより
も高い電圧（ＶＬａ＋Ｖｄ）と低い電圧（ＶＬａ−Ｖ
ｄ）とに設定しておいて、交互に切り換えることにより
バラスト素子を用いることなく安定点灯を図ったが、本
実施の形態に於ては、キャパシタンス素子Ｃ１またはキ
ャパシタンス素子Ｃ２が放電灯ＦＬに接続されている期
間内に、図７（ｃ），（ｄ）に示す様な、放電灯の安定
点灯電圧ＶＬａより高い状態から放電灯の安定点灯電圧
ＶＬａより低い状態まで電圧降下する電圧Ｖｃ１，Ｖｃ
２を、図７（ｅ）に示す様に交互に印加することにより
バラスト素子を用いることなく安定点灯を図るものであ
る。

【００４２】本実施の形態では電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２
とを、放電灯の安定点灯電圧ＶＬａよりも高い電圧（Ｖ
Ｌａ＋Ｖｄ）と低い電圧（ＶＬａ−Ｖｄ）との２値に制
御する必要がないため、スイッチング素子Ｑ１とスイッ
チング素子Ｑ２とが対称動作を行なうことにより制御を
簡素化することが可能となる。さらに、電圧Ｖｃ１，Ｖ
ｃ２はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２オン期間内に放電灯
の安定点灯電圧ＶＬａ以上の電圧から放電灯の安定点灯
電圧ＶＬａ以下の電圧まで変化するため、キャパシタン
ス素子Ｃ１，Ｃ２は比較的小さな容量のキャパシタンス
素子が利用できる。

【００４３】（実施の形態４）本発明に係る第４の実施
の形態の回路図を図８に示す。

【００４４】図１，図５に示した第１〜第３の実施の形
態と異なる点は、入力高調波歪抑制部とインバータ部と
を分離することによりスイッチング素子の制御を簡素化
する様に構成したことであり、その他の第１〜第３の実
施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明
を省略する。

【００４５】次に、動作を簡単に説明する。先ず、交流
電源ＡＣを全波整流器（以下、ダイオードブリッジと呼
ぶ。）ＤＢにより整流し、インダクタンス素子Ｌ１，ス
イッチング素子Ｑ０，平滑用キャパシタンス素子Ｃ０よ
り成るアクティブフィルタ回路により入力高調波歪を抑
制して平滑用キャパシタンス素子Ｃ０に直流電圧を発生
する。電圧Ｖｃ０から、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，
キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２よりなるハーフブリッジ
式インバータ回路を介して放電灯ＦＬに交流出力を印加
する。このときスイッチング素子Ｑ１とスイッチング素
子Ｑ２とのオン時間比により電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２と
を制御して、電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｃ２とを放電灯の安定
点灯電圧ＶＬａよりも高い電圧と低い電圧とに設定する
ことにより、第１の実施の形態と同様にバラスト素子を
用いなくても放電灯ＦＬを安定点灯することができる。

【００４６】また、キャパシタンス素子Ｃ１，Ｃ２の容
量を小さくして電圧Ｖｃ１，電圧Ｖｃ２が放電灯の安定
点灯電圧ＶＬａよりも高い電圧から低い電圧へと電圧降
下させることにより、第３の実施の形態と同様の動作が
可能となる。

【００４７】本実施例では、電圧Ｖｃ０はスイッチング
素子Ｑ０により制御し、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２はスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２により制御するため、電圧Ｖｃ０と
電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２とは互いに独立して設定可能とな
り、より広い入力電圧に対応したり、放電灯ＦＬのより
大きな負荷変動に対応することが可能となる。

【００４８】（実施の形態５）本発明に係る第５の実施
の形態の回路図は、図８に示す第４の実施の形態と同様
であり、その動作のみが異なるので同一構成には同一符
号を付すことにより説明を省略する。

【００４９】第４の実施の形態では電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２
を変えるためにスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン時間
比を制御したが、本実施の形態ではキャパシタンス素子
Ｃ１，Ｃ２の容量比を変えることにより、スイッチング
素子Ｑ１，Ｑ２のオン時間比を変えるのと同様な効果を
得る様にした。例えばスイッチング素子Ｑ１とスイッチ
ング素子Ｑ２とのオン時間が等しいとすると、Ｃ１＞Ｃ
２の場合、Ｖｃ１＜Ｖｃ２となる。

【００５０】この様に、本実施の形態ではスイッチング
素子Ｑ１，Ｑ２のオン時間比を変えることなく２値電圧
を供給できるため、制御回路が更に簡素化できる。

【００５１】（実施の形態６）本発明に係る第６の実施
の形態の回路図を図９に示す。

【００５２】図８に示した第４の実施の形態と異なる点
は、キャパシタンス素子Ｃ１を省略してキャパシタンス
素子Ｃ１の機能を平滑用キャパシタンス素子Ｃ０，Ｃ２
で実現したことであり、その他の第４の実施の形態と同
一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００５３】本実施の形態に於ても、第１の実施の形態
に示した様に、スイッチング素子Ｑ２のオン期間Ｔ２と
スイッチング素子Ｑ１のオン期間Ｔ１の比Ｔ（＝Ｔ２／
Ｔ１）が大きいほど電圧Ｖｃ０と電圧Ｖｃ２との差電圧
は大きくなり、電圧Ｖｃ２は小さくなる傾向にある。ま
た、キャパシタンス素子Ｃ２を小さな容量に設定すれ
ば、スイッチング素子Ｑ１のオン時に平滑用キャパシタ
ンス素子Ｃ０から放電灯ＦＬを介してキャパシタンス素
子Ｃ２を充電するため、放電灯ＦＬに印加される電圧は
小さくなり、第４の実施の形態に示したのと同様の動作
も可能となる。

【００５４】（実施の形態７）本発明に係る第７の実施
の形態の回路図を図１０に示す。

【００５５】図９に示した第６の実施の形態と異なる点
は、スイッチング素子Ｑ０とスイッチング素子Ｑ２を共
用してスイッチング素子Ｑ０を省略したことであり、そ
の他の第６の実施の形態と同一構成には同一符号を付す
ことにより説明を省略する。

【００５６】回路構成は、交流電源ＡＣにダイオードブ
リッジＤＢを接続し、ダイオードブリッジＤＢの出力に
インダクタンス素子Ｌ１を接続し、インダクタンス素子
Ｌ１を介してダイオードブリッジＤＢの出力端にスイッ
チング素子Ｑ２を並列接続し、スイッチング素子Ｑ２と
並列にダイオードＤ１を介して平滑用キャパシタンス素
子Ｃ０を接続してチョッパ回路を構成し、平滑用キャパ
シタンス素子Ｃ０に直流電圧を得る。また、ダイオード
Ｄ１と逆並列にスイッチング素子Ｑ１を接続し、放電灯
ＦＬ，負荷電流検出部１，キャパシタンス素子Ｃ２の直
列回路をスイッチング素子Ｑ２と並列接続し、スイッチ
ング素子Ｑ２と逆並列にダイオードＤ２を接続してハー
フブリッジ式インバータ回路を構成する。ダイオードＤ
１，Ｄ２には、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が二重拡散
ＭＯＳＦＥＴである場合のボディダイオードが利用でき
る。

【００５７】本実施の形態の動作は、スイッチング素子
Ｑ２をオンすることにより交流電源ＡＣからダイオード
ブリッジＤＢを介してインダクタンス素子Ｌ１にエネル
ギーを蓄積すると同時にキャパシタンス素子Ｃ２から負
荷電流検出部１を介して放電灯ＦＬに電力を供給し、ス
イッチング素子Ｑ２がオフすると、インダクタンス素子
Ｌ１に蓄積されたエネルギーがスイッチング素子Ｑ１の
ボディダイオードＤ１を介して平滑用キャパシタンス素
子Ｃ０に蓄積される。また、スイッチング素子Ｑ１をオ
ンするとスイッチング素子Ｑ２をオンしたときとは逆方
向に、電圧Ｖｃ０と電圧Ｖｃ２との差電圧が放電灯ＦＬ
に印加される。

【００５８】なお本実施の形態は、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の制御により実施例１，４と同様の効果が得ら
れる。

【００５９】（実施の形態８）本発明に係る第８の実施
の形態の動作波形図を図１１に示す。

【００６０】上述の第４〜第７の実施の形態と異なる点
は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互に切り換える期
間よりも更に短い周期、つまり交番周期よりも更に短い
周期でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各々をオンオフさ
せることにより、負荷電力の実効値を制御する様に構成
したことであり、その他の第４〜第７の実施の形態と同
一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。

【００６１】つまり、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２は放電灯の放
電灯の安定点灯電圧ＶＬａにより値が決まるため、図１
１（ａ），（ｂ）に示す様に、スイッチング素子Ｑ１，
Ｑ２を短い周期でスイッチング動作させ、そのオンデュ
ーティを制御することにより放電灯ＦＬに供給する電力
の実効値を制御し、調光機能を持たせることも可能であ
る。更にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を切り換える際
に、同時にオフする期間を設けて放電灯ＦＬに供給する
電力の実効値を制御することにより同様の効果を得るこ
とも可能である以上、第１〜第８の実施の形態に示した様に、チョッパ
動作とインバータ動作とを兼用する２つの素子を制御す
ることにより、入力電流歪を改善し、放電灯ＦＬの安定
点灯電圧より高い電圧と低い電圧との２値電圧を交互に
放電灯ＦＬに印加し、バラスト素子を用いないで安定点
灯が可能となる。

【００６２】なお、第１〜第８の実施の形態に於て、ス
イッチング素子はボディダイオードを持つＭＯＳＦＥＴ
を例に説明したが、バイポーラトランジスタ及びこれと
逆並列に接続されるダイオードの組合せに置き換えても
構わない。また、負荷としては蛍光灯、ＨＩＤランプ等
負性抵抗を持つ放電灯であれば何でも構わない。更に、
負荷である放電灯は並列接続されて多灯化されても構わ
ない。更にまた、従来例と同様に、交流電源ＡＣとイン
ダクタンス素子Ｌ１との間に図１４に示すようなフィル
タ回路Ｆを挿入して入力電流を連続的にすることにより
入力電流歪を低減することができ、また入力電流を入力
電圧と同相の正弦波にできる。

【００６３】更にまた、図１，図８，図５，図８，図
９、図１０に示す回路図では放電灯ＦＬのフィラメント
を予熱する予熱手段は図示していないが、例えば図１２
に示す様なキャパシタンス素子Ｃ３を設けてもよい。

【００６４】

【発明の効果】請求項１から請求項６に記載の発明によ
れば、バラスト機能を備えるインダクタンス素子を省
き、小型化可能な放電灯点灯装置を提供できると共に、
放電灯に交流電圧を印加することにより長寿命化可能な
放電灯点灯装置を提供できる。

【００６５】請求項７記載の発明によれば、入力電流を
連続的にして入力電流歪を低減可能であると共に、バラ
スト機能を備えるインダクタンス素子を省き、小型化可
能な放電灯点灯装置を提供でき、また、放電灯に交流電
圧を印加することにより長寿命化可能な放電灯点灯装置
を提供できる。

【００６６】請求項８，請求項９記載の発明によれば、
バラスト機能を備えるインダクタンス素子を省き、小型
化可能な放電灯点灯装置を提供でき、また、放電灯に交
流電圧を印加することにより長寿命化可能な放電灯点灯
装置を提供できる。

【００６７】請求項１０，請求項１１記載の発明によれ
ば、放電灯に供給する電力の実効値を制御することによ
り、調光機能を有すると共に、バラスト機能を備えるイ
ンダクタンス素子を省き、小型化可能な放電灯点灯装置
を提供でき、また、放電灯に交流電圧を印加することに
より長寿命化可能な放電灯点灯装置を提供できる。

【００６８】請求項１２記載の発明によれば、多灯点灯
可能であると共に、バラスト機能を備えるインダクタン
ス素子を省き、小型化可能な放電灯点灯装置を提供で
き、また、放電灯に交流電圧を印加することにより長寿
命化可能な放電灯点灯装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の回路図を示
す。

【図２】上記実施の形態の動作波形図を示す。

【図３】上記実施の形態に於ける、チョッパ兼用動作素
子のオンデューティと電圧Ｖｃ０との関係を示す特性図
である。

【図４】上記実施の形態に於ける、スイッチング素子Ｑ
２，Ｑ１とのオン時間Ｔ２，Ｔ１の比Ｔと、電圧Ｖｃ
１，Ｖｃ２と電圧Ｖｃ０との比との関係を示す特性図で
ある。

【図５】本発明に係る第２の実施の形態の回路図を示
す。

【図６】上記第１の実施の形態の動作波形図を示す。

【図７】本発明に係る第３の実施の形態の動作波形図を
示す。

【図８】本発明に係る第４の実施の形態の回路図を示
す。

【図９】本発明に係る第６の実施の形態の回路図を示
す。

【図１０】本発明に係る第７の実施の形態の回路図を示
す。

【図１１】本発明に係る第８の実施の形態の動作波形図
を示す。

【図１２】本発明に係る従来例の回路図を示す。

【図１３】上記従来例の動作波形図を示す。

【図１４】電源フィルタ回路の回路図を示す。

【符号の説明】

Ｃキャパシタンス素子ＦＬ放電灯Ｆフィルタ回路ＩＮＶインバータ回路Ｑスイッチング素子Ｖ電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鳴尾誠浩大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者村上善宣大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者吉田和雄大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者万波寛明大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源電圧を直流電圧に変換するチョ
ッパ回路と、少なくとも２つのスイッチング素子及び２
つのキャパシタンス素子からなると共に、前記直流電圧
を交流の高周波電圧に変換して放電灯に供給するハーフ
ブリッジ式インバータ回路とを備える放電灯点灯装置に
於て、２つの前記キャパシタンス素子の両端電圧を任意に設定
すると共に、前記放電灯の電流暴走または立消え前に２
つの前記キャパシタンス素子を交互に切り替る様に、前
記放電灯に接続して電力供給することを特徴とする放電
灯電灯装置。
【請求項２】２つの前記キャパシタンス素子の両端電
圧を、それぞれ前記放電灯の安定点灯電圧よりも高い電
圧と低い電圧とに設定することを特徴とする請求項１記
載の放電灯電灯装置。
【請求項３】前記スイッチング素子のオンデューティ
を制御することにより２つの前記キャパシタンス素子の
両端電圧を設定することを特徴とする請求項１または請
求項２記載の放電灯電灯装置。
【請求項４】２つの前記キャパシタンス素子の容量比
を変えることにより２つの前記キャパシタンス素子の両
端電圧を設定することを特徴とする請求項１から請求項
３のいずれかに記載の放電灯電灯装置。
【請求項５】２つの前記キャパシタンス素子の両端電
圧の各々を、前記放電灯への接続前には前記放電灯の安
定点灯電圧よりも高い電圧に、前記放電灯の電流が暴走
または立消え前には前記放電灯の安定点灯電圧よりも低
い電圧に降下する様に設定することを特徴とする請求項
１記載の放電灯電灯装置。
【請求項６】２つの前記キャパシタンス素子の容量を
設定することにより２つの前記キャパシタンス素子の両
端電圧を設定することを特徴とする請求項５記載の放電
灯電灯装置。
【請求項７】交流電源と前記チョッパ回路との間に入
力高調波歪抑制の為のフィルタ回路を設けたことを特徴
とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の放電灯
電灯装置。
【請求項８】前記チョッパ回路を構成するスイッチン
グ素子と前記ハーフブリッジ式インバータ回路を構成す
るスイッチング素子の少なくとも１つとを共用すること
を特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の
放電灯電灯装置。
【請求項９】前記ハーフブリッジ式インバータ回路を
構成する２つのキャパシタンス素子と、前記チョッパ回
路を構成するキャパシタンス素子と共用したことを特徴
とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の放電灯
点灯装置。
【請求項１０】ハーフブリッジ式インバータ回路を構
成するスイッチング素子を、その交番周期よりも更に短
い周期でスイッチング動作させて、前記放電灯に供給す
る電力の実効値を制御することを特徴とする請求項１か
ら請求項９のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】ハーフブリッジ式インバータ回路を構
成するスイッチング素子の同時オフする期間を設けるこ
とにより、前記放電灯に供給する電力の実効値を制御す
ることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか
に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】前記放電灯を複数個設けたことを特徴
とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の放電
灯点灯装置。