JPH10270185A - インバータ装置、放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入力電流の高調波を減少させる作用を備えた放
電灯点灯装置において、限流素子による電力損失を低減
できる放電灯点灯装置および照明装置を提供する。 【解決手段】非平滑直流を得る整流手段２と、互いに直
列的に接続され非平滑直流が印加される第１，２のスイ
ッチング手段Ｑ１，Ｑ２と、スイッチング手段を高周波
で交互にオン、オフさせる制御回路ＢＤ１，ＢＤ２と、
一方のスイッチング手段の両端間に設けられ平滑作用を
行う第１のコンデンサＣ１および昇圧トランスＴの直列
的回路と、各スイッチング手段のオン、オフに応じてト
ランスと協働して共振する第２のコンデンサＣ２と、ト
ランスの二次側に直列的に接続された限流素子ＢＴと、
トランスの二次側電流を制御回路に帰還する電流帰還回
路ＣＴと、限流素子を介してトランスの二次側に接続さ
れ、トランスおよび第２のコンデンサの共振に基づき高
周波で付勢される放電灯４と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放電ランプ点灯装置
および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の電流帰還形目励発振式
のインバータ装置を示す回路図である。

【０００３】図において、１０１は交流電源、１０２は
直流電源、１０３はインバータ主回路、１０４は絶縁形
の昇圧トランス、１０５は負荷たとえば放電ランプ、１
０６はランプ脱検出回路である。直流電源１０２は、整
流回路からなり、交流電源１０１の非平滑直流を出力す
る。

【０００４】インバータ主回路１０３は、昇圧トランス
１０４の１次巻線にスイッチングされた電圧を印加する
ように直列的に接続された第１および第２のスイッチン
グ手段Ｑ１およびＱ２、スイッチング手段を交互にオン
オフさせる制御回路ＢＤ１、ＢＤ２、一方のスイッチン
グ手段の両端間に設けられた第１のコンデンサＣ１およ
び昇圧トランス１０４の１次巻線の直列回路、各スイッ
チング手段Ｑ１、Ｑ２のオンオフに応じて昇圧トランス
１０４と協働して共振する第２のコンデンサＣ２、１次
巻線を昇圧トランス１０４の１次側回路に挿入するとと
もに２次巻線を制御回路ＢＤ１、ＢＤ２に挿入した電流
変成器ＣＴ、ならびに起動回路Ｔrigなどから構成され
ている。このインバータ主回路１０３の動作については
特願平７−７３７５４号に詳述されているが、以下にそ
の概略を説明する。第１のコンデンサＣ１は非平滑化直
流をある電圧レベルで平滑化する。また、第２のコンデ
ンサＣ２および昇圧トランスのインダクタンスは一対の
スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２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
を持ち上げ高周波出力電圧の包絡線を平滑化したもので
ある。共振電圧の作用により第１のコンデンサＣ１およ
び第２のコンデンサＣ２の両端電圧または第１のコンデ
ンサＣ１の両端電圧を一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ
２のスイッチングの一周期中に非平滑化直流電圧より低
くしようとする。したがって、一対のスイッチング手段
Ｑ１、Ｑ２のスイッチングの一周期中に第１のコンデン
サＣ１に交流電源から充電電流が流入する。このように
第１のコンデンサＣ１に交流電源から充電電流が流入す
ることにより交流電源の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
低歪化して入力電流の高調波を減少させる作用を成すも
のである。

【０００５】また、ランプ脱検出回路１０６は、負荷１
０５の蛍光ランプの一方の電極の両端子間電圧を監視す
ることにより、ランプを外したか否かを判定する。

【０００６】上記従来のインバータ装置は、電流帰還用
の電流変成器ＣＴが昇圧トランスの１次側の電流を帰還
するため、一次側電流が増加すればスイッチング手段の
ドライブ電流も比例して増加するから、起動直後から安
定動作に至るまで良好なスイッチング特性を示す利点も
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】負性特性を持つ放電灯
を安定的に点灯させるためには、その放電灯のランプ電
流を制限する限流素子が必要であることが周知である
が、一般的には、昇圧トランスとしてリーケージトラン
スを用いたときには、そのリーケージにより限流作用を
成すように構成させている。しかしながら、リーケージ
によるインダクタはばらつきが大きいという不具合があ
るため、昇圧トランスの一次側巻線に直列的に、例えば
インダクタより成る限流素子を接続しているものが多用
されている。このものによれば、インダクタのばらつき
は抑制できるものの、昇圧トランスの一次側電流は二次
側電流に対して大きいため、その限流素子での電力損失
の増大を招いてしまう。

【０００８】本発明は、前述した入力電流の高調波を減
少させる作用を備えた放電灯点灯装置について、限流素
子による電力損失を低減できる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。

【０００９】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明の放電灯
点灯装置は、交流を整流して非平滑直流を得る整流手段
と；互いに直列的に接続されて非平滑直流が印加される
第１および第２のスイッチング手段と；スイッチング手
段を交流の周波数より高い周波数で交互にオン、オフさ
せる制御回路と；一方のスイッチング手段の両端間に設
けられ交流の周波数に対して平滑作用を行う第１のコン
デンサおよび昇圧トランスの直列的回路と；各スイッチ
ング手段のオン、オフに応じて昇圧トランスと協働して
共振する第２のコンデンサと；昇圧トランスの二次側に
直列的に接続された限流素子と；昇圧トランスの二次側
電流を制御回路に帰還する電流帰還回路と；限流素子を
介して昇圧トランスの二次側に接続され、昇圧トランス
および第２のコンデンサの共振に基づいて高周波で付勢
される放電灯と；を備えていることを特徴とする。

【００１０】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。

【００１１】スイッチング手段は、インバー夕装置にお
いて使用されている各種のスイッチング手段たとえば内
蔵している寄生ダイオードを逆電流通流に利用すること
ができる電界効果トランジスタなどを全て許容するもの
であるが、２次開放電圧の変化に安全手段を応動させる
場合には、特にバイポーラ形トランジスタはスイッチン
グ手段として好適である。バイポーラ形トランジスタを
用いる場合には、逆電流を通流させるために、トランジ
スタのコレクタ・エミッタ間にダイオードを逆接続する
ことができる。制御回路は、スイッチング手段を交互に
オン、オフするもであればどのような回路構成のもので
あってもよい。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よいし、なくてもよい。
また、オン、オフの周波数は交流電源の周波数より高い
ものであり、数ＫＨｚ以上好ましくは２０ＫＨｚ以上と
する。

【００１２】請求項２の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に配設された請求項１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。

【００１３】本発明は、照明器具などの照明装置におい
て、請求項１の作用および特徴を有している。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００１５】図１は、放電灯点灯装置の一実施形態を示
す回路図である。

【００１６】図において、１は交流電源、２は直流電
源、３はインバータ主回路、４は放電ランプ、ＢＴは限
流素子であるインダクタ、５はランプ電圧検出手段であ
る。

【００１７】直流電源２は、交流を非平滑整流して得る
形式のものである。インバータ主回路３は、以下に列挙
する回路要素により構成されている。つまり、絶縁形の
昇圧トランスＴ、昇圧トランスＴの１次巻線にスイッチ
ングされた電圧を印加するように直列的に接続された第
１および第２のスイッチング手段Ｑ１およびＱ２、たと
えばバイポーラ形トランジスタ、スイッチング手段Ｑ
１、Ｑ２を交互にオン、オフさせる制御回路ＢＤ１、Ｂ
Ｄ２、一方のスイッチング手段Ｑ１の両端間に設けられ
た第１のコンデンサＣ１および昇圧トランスＴの１次巻
線の直列回路、各スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のオン、
オフに応じて出力トランスＴと協働して共振する第２の
コンデンサＣ２、１次巻線を昇圧トランスＴの２次側回
路に挿入するとともに、一対の２次巻線を制御回路ＢＤ
１、ＢＤ２に挿入した電流変成器ＣＴ、ならびに起動信
号発生回路Ｔｒｌｇなどから構成されている。なお、各
スイッチング手段Ｑ１、Ｑ２と逆並列に接続されている
のは逆電流を通流させるダイオードＤである。昇圧トラ
ンスＴの二次側に接続される放電灯４は、図においては
取り外した状態を示している。なお、Ｃｆは放電灯４の
フィラメント予熱用のコンデンサである。また、昇圧ト
ランスＴの二次巻線に直列に接続されているコンデンサ
ＣDは、インバータ装置が発振しているときに放電灯４
を外したときに誘発されるインバータ主回路３の異常発
振を防止するために設けられているものである。つま
り、図１において破線で示すように、昇圧トランスＴの
二次側の配線路間の浮遊静電容量Ｃｓは数ｐＦないし数
１００ｐＦ程度存在することが知られているが、インバ
ータ装置が発振しているときに放電灯４を外した場合を
想定すると、この浮遊静電容量Ｃｓを介して閉ループが
形成され、過大な電流が電流変成器ＣＴを介して帰還さ
れる。その結果、インバータ主回路３が異常に発振する
ことになるため、この帰還電流を抑制するためのインピ
ーダンスとして作用するようにコンデンサＣDを接続し
てある。

【００１８】負荷電圧検出手段５は、負荷電圧を監視し
て異常電圧が現れたときには、インバー夕装置を停止さ
せるか、出力低減または間欠発振させて安全を図るか、
異常を表示するように作用する。

【００１９】本実施形態のインバータ主回路３は、特願
平７一７３７５４号に記載のものと同様である。すなわ
ち、第１のコンデンサＣ１により非平滑化直流をある電
圧レベルで平滑化する。また、第２のコンデンサＣ２お
よび昇圧トランスのインダクタンスとは一対のスイッチ
ング手段Ｑ１、Ｑ２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ち上
げ高周波出力電圧の包絡線を平滑化したものである。共
振電圧の作用により第１のコンデンサＣ１および第２の
コンデンサＣ２の両端電圧または第１のコンデンサＣ１
の両端電圧を一対のスイッチング手段Ｑ１、Ｑ２のスイ
ッチングの一周期中に非平滑化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手段Ｑ１、Ｑ
２のスイッチングの一周期中に第１のコンデンサＣ１に
交流電源から充電電流が流入する。このように第１のコ
ンデンサＣ１に交流電源から充電電流が流入することに
より交流電源の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化し
て入力電流の高調波を減少させる。そして、昇圧トラン
スＴおよび第２のコンデンサＣ２の共振に基づいて発生
した高周波は、限流素子ＢＴを介して放電灯４に供給さ
れる。ここで、限流素子ＢＴは、昇圧トランスの二次側
に接続されているため、一次側に接続されているものに
比較して、電流がすくない分、それによる電力損失を低
減することができる。さらには、電力損失が低減する結
果、その限流素子ＢＴの自己発熱も少なくなり、経時劣
化等も抑制されるという利点もある。

【００２０】図１０は、本発明の照明装置の一実施形態
を示す照明器具の斜視図である。図において、８は照明
器具本体で、４は放電灯である。照明器具本体８は、放
電灯４を支持するとともに、本発明の放電灯点灯装置
（図示しない）を内蔵している。

【００２１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、入力電流
の高調波を減少させる作用を備えた放電灯点灯装置にお
いて、限流素子による電力損失を低減できる放電灯点灯
装置を提供することができる。

【００２２】請求項２記載の発明によれば、請求項１の
効果を有する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電灯点灯装置の実施形態を示す回路
図

【図２】本発明の照明装置の一実施形態を示す照明器具
の斜視図

【図３】従来の電流帰還形自励発振式のインバータ装置
を示す回路図

【符号の説明】

１・・・交流電源 ２・・・直流電源 ３・・・インバータ主回路 ４・・・放電灯 ５・・・ランプ電圧検出手段 Ｔ・・・昇圧トランス ＢＴ・・限流素子 Ｑ１、Ｑ２・・・スイッチング手段 ＢＤ１、ＢＤ２・・・制御回路 Ｔ・・・電流変成器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流を整流して非平滑直流を得る整流手
   段と；互いに直列的に接続されて非平滑直流が印加され
   る第１および第２のスイッチング手段と；スイッチング
   手段を交流の周波数より高い周波数で交互にオン、オフ
   させる制御回路と；一方のスイッチング手段の両端間に
   設けられ交流の周波数に対して平滑作用を行う第１のコ
   ンデンサおよび昇圧トランスの直列的回路と；各スイッ
   チング手段のオン、オフに応じて昇圧トランスと協働し
   て共振する第２のコンデンサと；昇圧トランスの二次側
   に直列的に接続された限流素子と；昇圧トランスの二次
   側電流を制御回路に帰還する電流帰還回路と；限流素子
   を介して昇圧トランスの二次側に接続され、昇圧トラン
   スおよび第２のコンデンサの共振に基づいて高周波で付
   勢される放電灯と；を備えていることを特徴とする放電
   灯点灯装置。
2. 【請求項２】 照明装置本体と；照明装置本体に配設さ
   れた請求項１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。