JPH11113269A - 電源装置、放電灯点灯装置、パワーｉｃモジュール、照明器具および電球形蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ハイサイドドライバを構成せず制御回路を簡易
化し進相スイッチングを防止した電源装置、放電灯点灯
装置、照明器具及び電球形蛍光ランプを提供する。 【解決手段】放電灯点灯装置１０は、ハイサイドのスイ
ッチ素子ＦＥＴ２とハーフブリッジを構成しているロウ
サイドのスイッチ素子ＥＦＴ１を備えたインバータ回路
１２と、回路１２に直流を供給する電源１１と、回路１
２の出力に接続された蛍光ランプＦＬ、インダクタＬ_１
及び予熱用コンデンサＣ_３を含む負荷回路１３とから構
成される。スイッチ素子ＦＥＴ２は負荷回路の共振電流
によりスイッチング制御され、素子ＦＥＴ１はドライバ
１５により制御される。素子ＦＥＴ１は、ソースからド
レインへ電流が流れている時またはドレインからソース
へ過大電流が流れている時はオフされる。従って、ラン
プＦＬの始動時、不点時等回路１３の共振周波数が上っ
ときもＦＥＴ１が進相スイッチングが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハーフブリッジを
構成するインバータ回路を具備した電源装置、放電灯点
灯装置、パワーＩＣモジュール、照明器具および電球形
蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ハーフブリッジを構成するインバータ回
路のスイッチ素子は、ハイサイドドライバによって周波
数制御されている。例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ社（ＵＳＡ）の型番ＩＲ２１０
４などを用いて実用化されている。この型番ＩＲ２１０
４を用いた放電灯点灯装置の回路図を図１０に示す。

【０００３】図１０に示す放電灯点灯装置１（従来例）
は、型番ＩＲ２１０４を組み込んだパワーＩＣモジュー
ルとなっており回路２の入力端子Ｃｏｍ，Ｖｈ間に商用
電源Ｖｉｎを整流器Ｒｅｃ１およびコンデンサＣ１で整
流平滑する直流電源を接続し、出力端子Ｄｅｔ，Ｖｏ間
には直流カットコンデンサＣ２、インダクタＬ１を介し
て蛍光ランプＦＬ（例えば、２５Ｗ）を接続し、蛍光ラ
ンプＦＬのフィラメントＦＬａ，ＦＬｂ間に予熱用コン
デンサＣ３を接続し、Ｃｏｍ，Ｄｅｌａｙ端子間にコン
デンサＣ４を接続して構成している。パワーＩＣモジュ
ールの回路２は、入力端子Ｃｏｍ，Ｖｈ間にロウサイド
の電界効果トランジスタＦＥＴ１とハイサイドの電界効
果トランジスタＦＥＴ２の直列回路が接続され、抵抗Ｒ
１を介してハイサイドドライバ３が接続され、抵抗Ｒ２
を介して周波数可変発振器ＶＦＯが接続されている。ハ
イサイドドライバ３のロウサイド出力端子Ｇ１およびハ
イサイド出力端子Ｇ２は電界効果トランジスタＦＥＴ
１，ＦＥＴ２の各ゲート端子に接続されている。周波数
可変発振器ＶＦＯの出力端子Ｖ２は、ハイサイドドライ
バ３の入力端子Ｇ３に接続され、ハイサイドドライバ３
へ発振周波数の信号を送出する。抵抗Ｒ２と周波数可変
発振器ＶＦＯの中点には抵抗Ｒ３の一端が接続され、抵
抗Ｒ３の他端はＤｅｌａｙ端子に接続されている。Ｄｅ
ｌａｙ端子は電界効果トランジスタＦＥＴ３のゲート端
子に接続され、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイ
ン端子は周波数可変発振器ＶＦＯの入力端子Ｖ１へ、ソ
ース端子は入力端子Ｃｏｍに接続されている。ハイサイ
ドドライバ３のハイサイド基準端子Ｇ４は、電界効果ト
ランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点に接続され、電界
効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点は出力端子
Ｖｏに接続されている。出力端子Ｄｅｔと電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１の間には、抵抗Ｒ４が接続され、出力
端子Ｄｅｔは周波数可変発振器ＶＦＯの入力端子Ｖ１と
接続されている。

【０００４】商用電源Ｖｉｎを投入すると、直流電圧が
パワーＩＣモジュールの回路２の入力端子Ｃｏｍ，Ｖｈ
間に入力され、ハイサイドドライバ３および周波数可変
発振器ＶＦＯが駆動する。この時、周波数可変発振器Ｖ
ＦＯはハイサイドドライバ３に始動時周波数（例えば、
８０ＫＨｚ）で電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ
２を駆動させるように発振周波数の信号を出力する。ハ
イサイドドライバ３が周波数可変発振器ＶＦＯからの信
号を入力すると、ハイサイドドライバ３は、ハイサイド
基準端子Ｇ４とハイサイド出力端子Ｇ２間、Ｃｏｍ端子
とロウサイド出力端子Ｇ１間に交互に駆動信号を出力し
て電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を駆動させ
る。電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が駆動す
ると、出力端子Ｄｅｔ，Ｖｏ間に高周波電圧が発生して
蛍光ランプＦＬに印加され、フィラメントＦＬａ，ＦＬ
ｂを予熱するとともにインダクタＬ１と予熱コンデンサ
Ｃ３の共振電圧により蛍光ランプＦＬは点灯する。ま
た、入力端子Ｃｏｍ，Ｖｈ間に直流電圧が入力されと同
時に、Ｃｏｍ，Ｄｅｌａｙ端子間に接続されたコンデン
サＣ４は抵抗Ｒ２，抵抗Ｒ３を介して充電される。コン
デンサＣ４が充電されていくと、コンデンサＣ４の両端
電圧が高くなり、電界効果トランジスタＦＥＴ３をオン
させる。電界効果トランジスタＦＥＴ３がオンすると、
周波数可変発振器ＶＦＯはハイサイドドライバ３に点灯
時周波数（例えば、５０ＫＨｚ）で電界効果トランジス
タＦＥＴ１，ＦＥＴ２を駆動させるように発振周波数の
信号を出力する。ハイサイドドライバ３は周波数可変発
振器ＶＦＯからの信号を入力して、点灯時周波数でハイ
サイド基準端子Ｇ４とハイサイド出力端子Ｇ２間、Ｃｏ
ｍ端子とロウサイド出力端子Ｇ１間に交互に駆動信号を
出力して電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２を駆
動させて蛍光ランプＦＬを点灯させる。そして、周波数
可変発振器ＶＦＯは、抵抗Ｒ４に流れる電流が一定にな
るように発振周波数を可変する。

【０００５】しかしながら、従来例の放電灯点灯装置１
は、電界効果トランジスタＦＥＴ３がオンの時、点灯時
周波数（例えば、５０ＫＨｚ）で電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１，ＦＥＴ２を駆動させるので、蛍光ランプＦＬ
が不点灯状態の場合、負荷回路の共振周波数が点灯時周
波数よりも大きくなり進相モードでの動作となる。その
結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２のスイ
ッチングロスが増大し、破壊してしまうという欠点があ
る。また、パワーＩＣモジュールの回路２のハイサイド
ドライバ３は、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ
２を交互に駆動させるためにタイミング回路が必要であ
り、そのため、ハイサイド駆動部，ロウサイド駆動部間
の絶縁が必要となっている。その結果、回路構成が大型
化，複雑化してＩＣパッケージを小形化することが困難
であるという欠点を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、ハイサイドドライバを構成しない
でＩＣ回路を簡易にするとともに進相スイチングを防止
した電源装置、放電灯点灯装置、照明器具および電球形
蛍光ランプを提供すること、また、パワーＩＣモジュー
ル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に記載の電源装
置の発明は、負荷、インダクタンス素子およびキャパシ
タンス素子を含む負荷回路と；負荷回路の共振点または
その付近でスイッチング動作をするハイサイドのスイッ
チ素子と、ハイサイドのスイッチ素子とハーフブリッジ
を構成するロウサイドのスイッチ素子と、ロウサイドの
スイッチ素子を高周波駆動させる駆動回路とを備えたイ
ンバータ回路と；インバータ回路に直流を供給する直流
電源と；を具備していることを特徴とする。

【０００８】本発明および以下の各発明において、特に
言及しない限り用語の定義および技術的意味は次のとお
りとする。

【０００９】負荷は、モータ、放電ランプなどインバー
タにより付勢できるものであればよい。

【００１０】負荷回路の共振点でスイッチング動作をす
るとは、無負荷の場合はインダクタンス素子とキャパシ
タンス素子による共振周波数で動作し、負荷を含む場合
は負荷、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子
による共振周波数で動作するものであり、また、負荷が
異常動作している時の共振周波数で動作する場合も含
む。

【００１１】スイッチ素子は、電圧駆動型、電流駆動型
のいずれでもよい。

【００１２】直流電源は、バッテリ、商用交流電源を整
流あるいは整流平滑したもの、さらにチョッパ回路を介
して電圧を昇降圧したものなどのいずれでもよい。

【００１３】ハイサイドのスイッチ素子は、負荷回路の
共振電流によりスイッチング制御される。すなわち、ハ
ーフブリッジの中点より負荷回路に接続された電流経路
において、ハイサイドのスイッチ素子は、ハーフブリッ
ジの中点より負荷回路に電流が流れるときにオンし、負
荷回路よりハーフブリッジの中点へ電流が流れるときに
オフする。ロウサイドのスイッチ素子は、駆動回路によ
ってスイッチング制御される。

【００１４】ハイサイドのスイッチ素子は負荷電流で制
御し、ロウサイドのスイッチ素子は駆動回路で制御する
ので、回路構成が簡易であり、電源装置を小形にでき
る。

【００１５】請求項２に記載の電源装置の発明は、請求
項１記載の電源装置において、ロウサイドのスイッチ素
子に流れる電流に相関してロウサイドのスイッチ素子を
駆動することを特徴とする。

【００１６】ロウサイドのスイッチ素子に流れる電流に
相関してとは、少なくともロウサイドのスイッチ素子に
流れる電流を含んでいることであり、具体的には負荷電
流も含まれる。

【００１７】スイッチ素子のドレインよりソースに予め
設定された値より大きな電流が流れている時にスイッチ
素子をオフさせる。または、ソースよりドレインに電流
が流れた時にスイッチ素子をオフさせる。これにより、
ロウサイドのスイッチ素子が進相スイッチングすること
を防止できる。

【００１８】請求項３に記載の放電灯点灯装置の発明
は、請求項１または請求項２記載の電源装置において、
負荷は放電ランプであることを特徴とする。

【００１９】放電ランプは、蛍光ランプなどの低圧放電
ランプの他、ＨＩＤランプなどの高圧放電ランプのいず
れでもよい。

【００２０】ハイサイドのスイッチ素子は、放電ランプ
の始動時、点灯時、不点時や寿命末期などの異常点灯時
などのいずれにおいても、放電ランプを負荷とする負荷
回路の共振電流（負荷電流）によって制御される。ここ
で、放電ランプの状態によって共振周波数は変化する
が、負荷電流がハーフブリッジの中点より負荷回路に流
れるときにのみハイサイドのスイッチ素子はオンするの
で、ハイサイドのスイッチ素子が進相スイッチングする
ことはない。一方、ロウサイドのスイッチ素子は駆動回
路によってスイッチング制御される。しかし、始動時、
不点時、異常点灯時など正常点灯時に比べ負荷回路の共
振周波数が上昇したときは、ロウサイドのスイッチ素子
のドレインからソースに電流が流れる時に、過電流や負
荷電流の反転を検出してロウサイドのスイッチ素子をオ
フする。したがって、ロウサイドのスイッチ素子が進相
スイッチングすることはない。

【００２１】請求項４に記載のパワーＩＣモジュールの
発明は、負荷、インダクタンス素子およびキャパシタン
ス素子を含む負荷回路の共振点またはその付近でスイッ
チング動作をするハイサイドのスイッチ素子と；ハイサ
イドのスイッチ素子とハーフブリッジを構成するロウサ
イドのスイッチ素子と；ロウサイドのスイッチ素子を高
周波駆動させる駆動回路と；をパッケージ内に設けたこ
とを特徴とする。

【００２２】パッケージは１パッケージとして全素子お
よび回路を収納してもよく、ロウサイド、ハイサイドで
分離して２パッケージとしてもよい。

【００２３】ハイサイドのスイッチ素子は負荷電流で制
御し、ロウサイドのスイッチ素子は駆動回路で制御する
ので、ハイサイド，ロウサイドのスイッチ素子を交互に
駆動する必要がなく、回路構成が簡易で制御回路を小形
にできるので、１パッケージに設けると小形のパワーＩ
Ｃモジュールとすることができる。

【００２４】請求項５に記載の放電灯点灯装置の発明
は、請求項４に記載のパワーＩＣモジュールと；パワー
ＩＣモジュールの入力側に接続された直流電源と；パワ
ーＩＣモジュールの出力側に接続された放電ランプ、イ
ンダクタンス素子およびキャパシタンス素子を含む負荷
回路と；を具備していることを特徴とする。

【００２５】小形のパワーＩＣモジュールを用いている
ので、放電灯点灯装置を小形にできる。

【００２６】請求項６に記載の照明器具の発明は、請求
項３または請求項５に記載の放電灯点灯装置と；照明器
具本体と；を具備していることを特徴とする。

【００２７】小形の放電灯点灯装置を用いているので、
照明器具も小形にできる。

【００２８】請求項７に記載の電球形蛍光ランプの発明
は、放電ランプが屈曲形蛍光ランプである請求項５に記
載の放電灯点灯装置と；一端にねじ込み形口金が設けら
れ、他端に屈曲形蛍光ランプを取着するとともに放電灯
点灯装置を収容しているカバーと；を具備していること
を特徴とする。

【００２９】小形のパワーＩＣモジュールを用いている
ので、電球形蛍光ランプを小形化できる。

【００３０】

【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。

【００３１】図１は本発明の第１の実施形態を示す放電
灯点灯装置の回路図である。なお、図１０と同一部分に
は同一符号を付す。

【００３２】図１に示す放電灯点灯装置１０は、直流電
源１１、インバータ回路１２、負荷回路１３より構成さ
れている。整流器Ｒｅｃ１の入力端子は、コンデンサＣ
５とインダクタＬ２から成るノイズフィルタ１４を介し
て商用電源Ｖｉｎに接続され、出力端子は突入電流防止
用抵抗Ｒ５を介して平滑用コンデンサＣ１に接続され、
整流器Ｒｅｃ１と平滑用コンデンサＣ１で直流電源１１
を構成している。そして、平滑用コンデンサＣ１の両端
は、インバータ回路１２の入力端子Ｃｏｍ，Ｖｈに接続
されている。インバータ回路１２の出力端子Ｄｅｔ，Ｖ
ｏ間には、直流カット用コンデンサＣ２、インダクタン
ス素子としてのインダクタＬ１を介して蛍光ランプＦＬ
（例えば、２５Ｗ）が接続され、蛍光ランプＦＬのフィ
ラメントＦＬａ，ＦＬｂ間にキャパシタンス素子として
の予熱用コンデンサＣ３が接続されて負荷回路１３を構
成している。インバータ回路１２の入力端子Ｖｈと出力
端子Ｖｏ間には抵抗Ｒ６が接続されている。

【００３３】インバータ回路１２の入力端子Ｃｏｍ，Ｖ
ｈ間には、ロウサイドのスイッチ素子としての電界効果
トランジスタＦＥＴ１とハイサイドのスイッチ素子とし
ての電界効果トランジスタＦＥＴ２がハーフブリッジを
構成して接続されている。なお、電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１，ＦＥＴ２の各ソース，ドレイン間には寄生ダ
イオードＤ１，Ｄ２が接続されている。電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点ａは、逆並列に接続さ
れたダイオードＤ３，Ｄ４を介して出力端子Ｖｏに接続
され、入力端子Ｃｏｍは、逆並列に接続されたダイオー
ドＤ５，Ｄ６およびランプ電流検出用の抵抗Ｒ４を介し
て出力端子Ｄｅｔに接続されている。入力端子Ｃｏｍ，
Ｖｈ間には、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ６の直列回路が接
続され、コンデンサＣ６の両端はドライバ（駆動回路）
１５およびコンパレーターＣＰ１の電源端子に接続され
ている。さらに、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ６の中点ｂ
は、ダイオードＤ７，抵抗Ｒ８およびコンデンサＣ７を
介して電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点
ａに接続され、コンデンサＣ７と並列にツェナーダイオ
ードＺＤ１およびコンパレーターＣＰ２の電源端子に接
続されている。ツェナーダイオードＺＤ１は、コンパレ
ーターＣＰ２の電源端子に過電圧が入力しないようにす
るために用いている。コンパレーターＣＰ２の非反転入
力端子は、基準電源Ｖｃ２を介して電界効果トランジス
タＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点ａに接続され、反転入力端
子は、インバータ回路１２の出力端子Ｖｏに接続され、
コンパレーターＣＰ２の出力端子は、電界効果トランジ
スタＦＥＴ２のゲート端子に接続されている。ドライバ
１５の出力端子Ｇ６は、電界効果トランジスタＦＥＴ１
のゲート端子に接続され、入力端子Ｇ５はインバータ回
路２の出力端子Ｄｅｔに接続されている。コンパレータ
ーＣＰ１の非反転入力端子は、基準電圧Ｖｃ１を介して
インバータ回路２のＣｏｍ端子に接続され、反転入力端
子は、ダイオードＤ５（ダイオードＤ６）と抵抗Ｒ４の
中点ｃに接続され、コンパレーターＣＰ１の出力端子
は、逆接続されたダイオードＤ８を介して電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１のゲート端子に接続されている。

【００３４】次に、本発明の第１の実施形態の作用につ
いて述べる。

【００３５】商用電源Ｖｉｎを投入すると、商用交流は
整流器Ｒｅｃ１および平滑用コンデンサＣ１で整流平滑
され直流電圧としてインバータ回路２の入力端子Ｃｏ
ｍ，Ｖｈ間に入力される。さらに、抵抗Ｒ７を介して負
荷回路１３の直流カット用コンデンサＣ２、インダクタ
Ｌ１、蛍光ランプＦＬのフィラメントＦＬａ、予熱用コ
ンデンサＣ３、フィラメントＦＬｂおよびインバータ回
路２の出力端子Ｄｅｔ、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ６、出
力端子Ｃｏｍ、平滑用コンデンサＣ１の経路で電流が流
れ、負荷回路１３の直流カット用コンデンサＣ２、予熱
用コンデンサＣ３を充電する。インバータ回路２の入力
端子Ｃｏｍ，Ｖｈ間に平滑コンデンサＣ１からの直流電
圧が入力されると、抵抗Ｒ７を介してコンデンサＣ６は
充電され、コンデンサＣ６の両端に電圧が生じてドライ
バ１５およびコンパレーターＣＰ１に給電してドライバ
１５およびコンパレーターＣＰ１を駆動させる。さら
に、電界効果トランジスタＦＥＴ１がオンの期間に抵抗
Ｒ７、ダイオードＤ７および抵抗Ｒ８を介してコンデン
サＣ７は充電され、コンデンサＣ７の両端に電圧が生じ
てコンパレーターＣＰ２に給電してコンパレーターＣＰ
２を駆動させる。ドライバ１５が駆動すると、ドライバ
１５は電界効果トランジスタＦＥＴ１を５０ＫＨｚのス
イッチング周波数でオンオフ制御する。電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１がオンの時、負荷回路１３の直流カット
用コンデンサＣ２、予熱用コンデンサＣ３に充電された
電荷およびインダクタＬ１に蓄えられたエネルギーが出
力端子Ｖｏ、ダイオードＤ４、電界効果トランジスタＦ
ＥＴ１、ダイオードＤ５、抵抗Ｒ４、蛍光ランプＦＬの
フィラメントＦＬｂ、予熱用コンデンサＣ３、ＦＬａ、
インダクタＬ１、高周波カット用コンデンサＣ２および
出力端子Ｖｏの経路で電流を流す。直流カット用コンデ
ンサＣ２、予熱用コンデンサＣ３に充電された電荷およ
びインダクタＬ１に蓄えられたエネルギーが十分に放出
される前に、ドライバ１５は電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ１をオフする。すると、負荷回路１３の直流カット用
コンデンサＣ２、予熱用コンデンサＣ３に充電された電
荷およびインダクタＬ１に蓄えられたエネルギーが出力
端子Ｖｏ、ダイオードＤ４、電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ２の寄生ダイオードＤ２、コンデンサＣ１、出力端子
Ｃｏｍ、ダイオードＤ５、抵抗Ｒ４、出力端子Ｄｅｔ、
蛍光ランプＦＬのフィラメントＦＬｂ、予熱用コンデン
サＣ３、ＦＬａ、インダクタＬ１、直流カット用コンデ
ンサＣ２および出力端子Ｖｏの経路で電流が流れ、負荷
回路１３の直流カット用コンデンサＣ２、予熱用コンデ
ンサＣ３を充電するとともにインダクタＬ１にエネルギ
ーを蓄積する。そして、充電が終了すると、負荷回路１
３の直流カット用コンデンサＣ２、予熱用コンデンサＣ
３に充電された電荷およびインダクタＬ１に蓄えられた
エネルギーが出力端子Ｄｅｔ、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ
６、電界効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードＤ
１、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点
ａ、ダイオードＤ３、出力端子Ｖｏ、負荷回路１３の直
流カット用コンデンサＣ２、インダクタＬ１、蛍光ラン
プＦＬのフィラメントＦＬａ、予熱用コンデンサＣ３、
フィラメントＦＬｂおよび出力端子Ｄｅｔの経路で電流
を流す。ダイオードＤ３に順方向に電流が流れると、電
界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点ａはコン
パレーターＣＰ２の基準電位となっているので、ダイオ
ードＤ３の順方向電圧（ー０．６Ｖ）がコンパレーター
ＣＰ２の反転入力端子に入力される。コンパレーターＣ
Ｐ２は、反転入力端子に入力された電圧が非反転入力端
子に入力される基準電圧（例えば、０．１Ｖ）より低い
と出力端子よりＨｉｇｈの電圧（例えば、１０Ｖ）を出
力する。コンパレーターＣＰ２が１０Ｖを出力すると、
電界効果トランジスタＦＥＴ１はオンする。電界効果ト
ランジスタＦＥＴ１はオンすると、平滑用コンデンサＣ
１、入力端子Ｖｈ、電界効果トランジスタＦＥＴ１、電
界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点ａ、ダイ
オードＤ３、出力端子Ｖｏ，負荷回路１３、出力端子Ｄ
ｅｔ、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ６、入力端子Ｃｏｍ，平
滑用コンデンサＣ１の経路で電流が流れ、負荷回路１３
の直流カット用コンデンサＣ２、予熱用コンデンサＣ３
を充電するとともにインダクタＬ１にエネルギーを蓄積
する。以後、上記を繰り返し、蛍光ランプＦＬのフィラ
メントＦＬａ，ＦＬｂが十分に予熱され、インダクタＬ
１と予熱用コンデンサＣ３の共振による高い共振電圧が
蛍光ランプＦＬに印加されると蛍光ランプＦＬは点灯す
る。

【００３６】コンパレーターＣＰ２は、電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点ａを基準電位として、
反転入力端子に入力された電圧が非反転入力端子に入力
されている基準電圧Ｖｃ２（０．１Ｖ）より低いと出力
端子よりＨｉｇｈの電圧（１０Ｖ）を出力し、高いと出
力端子よりＬｏｗの電圧（０Ｖ）を出力する。したがっ
て、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２の中点ａ
側より出力端子Ｖｏ側へ電流が流れる時、すなわち、ダ
イオードＤ３の順方向に電流が流れる時にコンパレータ
ーＣＰ２の反転入力端子に基準電圧Ｖｃ２（０．１Ｖ）
より低い電圧（ー０．６Ｖ）が入力されるので、コンパ
レーターＣＰ２がＨｉｇｈの電圧（１０Ｖ）を出力す
る。出力端子Ｖｏ側より電界効果トランジスタＦＥＴ
１，ＦＥＴ２の中点ａ側へ電流が流れる時、すなわち、
ダイオードＤ４の順方向に電流が流れる時は、コンパレ
ーターＣＰ２の反転入力端子に基準電圧Ｖｃ２（０．１
Ｖ）より高い電圧（＋０．６Ｖ）が入力されるので、コ
ンパレーターＣＰ２がＬｏｗの電圧（０Ｖ）を出力す
る。コンパレーターＣＰ２がＨｉｇｈの電圧（１０Ｖ）
を出力したとき、電界効果トランジスタＦＥＴ１はオン
する。このように、ハイサイドの電界効果トランジスタ
ＦＥＴ２は、蛍光ランプＦＬの始動時、または蛍光ラン
プが正常に点灯している時、あるいは寿命末期などの異
常点灯時を問わず、ダイオードＤ３に順方向に電流が流
れた時にのみオンするので、ランプ電流（負荷電流）に
よって制御されている。したがって、ハイサイドの電界
効果トランジスタＦＥＴ２は、進相スイッチングするこ
とはない。

【００３７】一方、ロウサイドの電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１は、ドライバ１５およびコンパレーターＣＰ１
によって制御される。ドライバ１５はドライバ１５が駆
動すると、負荷回路１３の状態に関係なく、一定のスイ
ッチング周波数（５０ＫＨｚ）で電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１をオンオフ制御する。ドライバ１５のみで電界
効果トランジスタＦＥＴ１を制御すると、蛍光ランプＦ
Ｌの始動時や寿命末期時の半波放電時などにおいて、負
荷回路１３の共振周波数が上昇してその共振電流が電界
効果トランジスタＦＥＴ１に流れる。その結果、電界効
果トランジスタＦＥＴ１が進相スイッチングして破壊す
るのが一般的である。コンパレーターＣＰ１は、電界効
果トランジスタＦＥＴ１が進相スイッチングすることを
防止するために備えている。コンパレーターＣＰ１は、
入力端子Ｃｏｍを基準電位として、反転入力端子に入力
された電圧が非反転入力端子に入力されている基準電圧
Ｖｃ１（０．１Ｖ）より低いと出力端子よりＨｉｇｈの
電圧（１０Ｖ）を出力し、高いと出力端子よりＬｏｗの
電圧（０Ｖ）を出力する。図２に、負荷電流（ランプ電
流）に対するコンパレーターＣＰ１の動作状態を示す。
図中、Ｉａは負荷電流、Ｖｄは反転入力端子に入力され
る電圧、ＶｇはコンパレーターＣＰ１の出力電圧、Ｉｄ
は電界効果トランジスタＦＥＴ１に流れる電流を示す。
負荷電流Ｉａは、電界効果トランジスタＦＥＴ１に流れ
る電流に相関した電流である。負荷電流Ｉａが電界効果
トランジスタＦＥＴ１から出力端子Ｄｅｔ側に流れてい
る時（図２，Ｉａの＋側）、すなわち、ダイオードＤ５
の順方向に負荷電流Ｉａが流れている時にコンパレータ
ーＣＰ１の反転入力端子に基準電圧Ｖｃ１（０．１Ｖ）
より低い電圧（ー０．６Ｖ）が入力される（図２，Ｖｄ
の−側）ので、コンパレーターＣＰ２はＨｉｇｈの電圧
（１０Ｖ）を出力する（図２，Ｖｇ）。しかし、この１
０Ｖの出力電圧は、逆接続されたダイオードＤ８によっ
て降圧されるので電界効果トランジスタＦＥＴ１を制御
できない。本実施形態の放電灯点灯装置１０は、負荷電
流ＩａがダイオードＤ５の順方向に流れているときに対
しては、ドライバ１５で電界効果トランジスタＦＥＴ１
をオフするよう予め設定している。負荷電流Ｉａが出力
端子Ｄｅｔ側から電界効果トランジスタＦＥＴ１へ流れ
る時（図２，Ｉａの−側）、すなわち、ダイオードＤ６
の順方向に負荷電流Ｉａが流れる時は、コンパレーター
ＣＰ１の反転入力端子に基準電圧Ｖｃ１（０．１Ｖ）よ
り高い電圧（＋０．６Ｖ）が入力されるので、コンパレ
ーターＣＰ２はＬｏｗの電圧（０Ｖ）を出力する（図
２，Ｖｇ）。この時、ドライバ１５の出力端子Ｇ６は、
ダイオードＤ８を介してコンパレーターＣＰ１の出力端
子およびコンパレーターＣＰ１の内部回路を通じて基準
電位である入力端子Ｃｏｍと接続されるので、電界効果
トランジスタＦＥＴ１はオフとなる。このようして、出
力端子Ｄｅｔ側から電界効果トランジスタＦＥＴ１へ負
荷電流Ｉａが流れる時には電界効果トランジスタＦＥＴ
１はオフとするので、電界効果トランジスタＦＥＴ１が
進相スイッチングすることがない。

【００３８】抵抗Ｒ４に流れる負荷電流Ｉａは、入力端
子Ｃｏｍ，出力端子Ｄｅｔ間で電圧に変換されてドライ
バ１５の入力端子Ｇ５に入力される。ドライバ１５の駆
動周波数は、負荷回路１３の負荷が正常に動作している
時、蛍光ランプＦＬにおいては正常に点灯している時の
負荷回路１３の共振周波数に相当する。通常、ドライバ
１５は、一定のスイッチング周波数（５０ＫＨｚ）で電
界効果トランジスタＦＥＴ１をオンオフ制御するが、蛍
光ランプＦＬの特性のバラツキ、雰囲気温度などにより
負荷電流（ランプ電流）Ｉａが変動した時は、負荷電流
Ｉａを一定にするようにスイッチング周波数またはスイ
ッチングデューティを可変することを許容するものであ
る。

【００３９】放電灯点灯装置１０は、ハイサイドのスイ
ッチ素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ２を負荷
電流でオンオフ制御し、ロウサイドのスイッチ素子とし
ての電界効果トランジスタＦＥＴ１をドライバ１５でオ
ンオフ制御するので、ハイサイド、ロウサイドのオンオ
フタイミングをとる必要がないので、回路構成が簡易で
ある。従来例（図１０）の放電灯点灯装置１に示すハイ
サイド，ロウサイド駆動部間で用いられるタイミング用
電子部品の絶縁が必要ではなく、すなわち、高耐圧部品
を必要以上用いることなく、大型部品にすることがない
ので、インバータ回路２を小形化することができる。イ
ンバータ回路２は、図３に示すように、小形化されたパ
ワーＩＣモジュール１６とすることができる。このパワ
ーＩＣモジュールは、ハイサイド用，ロウサイド用に分
離して設けることも可能である。また、電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は、ソースからドレインへ電
流が流れる時にオフ動作するようにしているので、進相
スイッチングすることがない。したがって、蛍光ランプ
ＦＬの始動時、始動直後や寿命末期の半波放電時、また
は不点灯などの異常時に放電灯点灯装置１０が進相モー
ドすることがないので、電界効果トランジスタＦＥＴ
１，ＦＥＴ２が破壊することはない。

【００４０】本実施形態では負荷は蛍光ランプを用いた
が、負荷はモータ、電熱線、白熱電球や放電ランプなど
インバータで付勢できるものであればよい。

【００４１】図４に本発明の第２の実施形態を示す放電
灯点灯装置の回路図を示す。図４において、図１と同一
部分には同一符号を付し、また、説明をしない同一部分
は部分的に省略している。

【００４２】図４に示す放電灯点灯装置２０は、図１に
おいて、ダイオードＤ５，Ｄ６を除去し、電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１とインバータ回路２の入力端子Ｃｏｍ
の間に抵抗Ｒ９を接続するとともにコンパレーターＣＰ
１の反転入力端子を電界効果トランジスタＦＥＴ１と抵
抗Ｒ９の中点ｄに接続したものである。また、コンパレ
ーターＣＰ１の非反転入力端子に入力される基準電圧Ｖ
ｃ３を例えば０．１Ｖとしている。

【００４３】電界効果トランジスタＦＥＴ２がオンした
時、ドライバ１５が電界効果トランジスタＦＥＴ１をま
だオンした状態であるときは、平滑用コンデンサＣ１
は、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２および抵
抗Ｒ９によって短絡される。その結果、電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１側から抵抗Ｒ９側へ過電流が流れ、抵抗
Ｒ９に高電圧（ピーク電圧）が発生してコンパレーター
ＣＰ１の反転入力端子に入力される。図５に、過電流に
対するコンパレーターＣＰ１の動作状態を示す。図中、
Ｉｆは電界効果トランジスタＦＥＴ１に流れる電流、Ｖ
ｒはコンパレーターＣＰ１の反転入力端子に入力される
電圧、ＶｆはコンパレーターＣＰ１の出力電圧を示す。
コンパレーターＣＰ１の反転入力端子に基準電圧Ｖｃ3
（０．１Ｖ）より高い電圧が入力されると、コンパレー
ターＣＰ２はＬｏｗの電圧（０Ｖ）を出力する（図５，
Ｖｆ）。この時、ドライバ１４の出力端子Ｇ６は、ダイ
オードＤ８を介してコンパレーターＣＰ１の出力端子お
よびコンパレーターＣＰ１の内部回路を通じて基準電位
である入力端子Ｃｏｍと接続されるので、電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１はオフする。こうして、電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２に同時にオンの信号が入っ
て、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２に短絡電
流が流れても電界効果トランジスタＦＥＴ１には抵抗Ｒ
９に０．１Ｖを発生させる電流以上の電流は流れないの
で、電界効果トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２が破壊す
ることが防止される。

【００４４】図６に本発明の第３の実施形態を示す放電
灯点灯装置の回路図を示す。

【００４５】図６に示す放電灯点灯装置３０は、図４に
示す放電灯点灯装置２０において、コンパレーターＣＰ
１の反転入力端子に０Ｖ（基準電位）を入力し、非反転
入力端子に電界効果トランジスタＦＥＴ１と抵抗Ｒ９の
中点ｄの電位、すなわち、抵抗Ｒ９の両端電圧を入力し
たものである。図７に、電界効果トランジスタＦＥＴ１
に流れる電流に対するコンパレーターＣＰ１の動作状態
を示す。図中、Ｉｄは電界効果トランジスタＦＥＴ１に
流れる電流、ＶｅはコンパレーターＣＰ１の非反転入力
端子に入力される電圧、ＶｑはコンパレーターＣＰ１の
出力電圧を示す。電流Ｉｄが電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ１側から抵抗Ｒ９側へ流れるときは、電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１と抵抗Ｒ９の中点ｄの電位はプラスであ
り（図７，Ｖｅ）、コンパレーターＣＰ１はＨｉｇｈの
電圧（１０Ｖ）を出力する（図７，Ｖｑ）。抵抗Ｒ９側
から電界効果トランジスタＦＥＴ１側へ電流Ｉｄが流れ
ると、電界効果トランジスタＦＥＴ１と抵抗Ｒ９の中点
ｄの電位はマイナスとなるので、コンパレーターＣＰ１
はＬｏｗの電圧（０Ｖ）を出力する。この時、ドライバ
１５の出力端子Ｇ６は、ダイオードＤ８を介してコンパ
レーターＣＰ１の出力端子およびコンパレーターＣＰ１
の内部回路を通じて基準電位である入力端子Ｃｏｍと接
続されるので、電界効果トランジスタＦＥＴ１はオフす
る。こうして、電界効果トランジスタＦＥＴ１は、進相
スイッチングを防止される。

【００４６】図８に本発明の第４の実施形態を示す照明
器具の外観図を示す。

【００４７】図８に示す照明器具４０は、照明器具本体
４１、蛍光ランプＦＬおよび放電灯点灯装置１０から構
成されている。蛍光ランプＦＬは、照明器具本体４１の
ランプソケット４２，４２に狭持して接続され、照明器
具本体４１の内部に放電灯点灯装置１０が内蔵されてい
る。

【００４８】蛍光ランプＦＬが寿命末期の半波放電など
の異常放電状態となっても、放電灯点灯装置１０は進相
モードとなることがないので、照明器具４０の信頼性が
向上する。

【００４９】図９に本発明の第５の実施形態を示す電球
形蛍光ランプの断面図を示す。

【００５０】図９に示す電球形蛍光ランプ５０は、カバ
ー５１、屈曲形蛍光ランプ５３およびパワーＩＣモジュ
ール１６を用いた放電灯点灯装置６０から構成されてい
る。カバー５１は、一端にねじ込み形の口金５２を設
け、他端に屈曲形蛍光ランプ５３を取着している。カバ
ー５１の内部に放電灯点灯装置６０が内蔵されている。
そして、カバー５１の下部に屈曲形蛍光ランプ５３を被
ってグローブ５４が取り付けられている。電球形蛍光ラ
ンプ５０は、壁や天井等のソケットに取り付けられる。

【００５１】小形化されたパワーＩＣモジュール１６を
用いているので、放電灯点灯装置６０の容積も小さくで
き、電球形蛍光ランプ５０を小形化できる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ハイサイドの
スイッチ素子は負荷電流で制御し、ロウサイドのスイッ
チ素子は駆動回路で制御するので、制御回路が簡易であ
り小形化できる。

【００５３】請求項２の発明によれば、進相スイッチン
グにより発生するロウサイドのスイツチ素子のドレイン
からソースへ過電流が流れているときにロウサイドのス
イッチ素子をオフさせ過電流を押さえるので、ロウサイ
ドのスイッチ素子が破壊することを防止できる。

【００５４】請求項３の発明によれば、放電灯点灯装置
を簡易、小形にできるとともに、放電ランプの始動時、
不点時、寿命末期時などの異常放電時に強い進相モード
となりスイッチ素子が破壊することがない。

【００５５】請求項４の発明によれば、ハイサイドのス
イッチ素子は負荷電流で制御し、ロウサイドのスイッチ
素子は駆動回路で制御する制御回路は簡易であり小形化
できるので、小形のパワーＩＣモジュールとすることが
できる。また、２パッケージ化も容易に実現できる。

【００５６】請求項５の発明によれば、小形のパワーＩ
Ｃモジュールを用いているので、放電灯点灯装置を小形
にできる。

【００５７】請求項６の発明によれば、小形の放電灯点
灯装置を用いているので照明器具も小形にすることがで
きるとともに、放電ランプの始動時や異常点灯時に放電
灯点灯装置が強い進相モードになりスイッチ素子が破壊
することがないので照明器具の品質も向上する。

【００５８】請求項７の発明によれば、小形化されたパ
ワーＩＣモジュールを用いているので、電球形蛍光ラン
プを小形化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電灯点灯装置
の回路図。

【図２】負荷電流に対するコンパレーターの動作状態を
示す説明図。

【図３】パワーＩＣモジュールの外形図。

【図４】本発明の第２の実施形態を示す放電灯点灯装置
の回路図。

【図５】過電流に対するコンパレーターの動作状態を示
す説明図。

【図６】本発明の第３の実施形態を示す放電灯点灯装置
の回路図。

【図７】ロウサイドのスイッチ素子に流れる電流に対す
るコンパレーターの動作状態を示す説明図。

【図８】本発明の第４の実施形態を示す照明器具の外観
図。

【図９】本発明の第５の実施形態を示す電球形蛍光ラン
プの断面図。

【図１０】従来例の放電灯点灯装置の回路図。

【符号の説明】

ＦＬ 蛍光ランプ Ｌ１ インダクタンス素子（インダクタ） Ｃ３ キャパシタンス素子（予熱用コンデンサ） ＦＥＴ１ ロウサイドのスイッチ素子（電界効果トラン
ジスタ） ＦＥＴ２ ハイサイドのスイッチ素子（電界効果トラン
ジスタ） １０，２０，３０ 放電灯点灯装置 １１ 直流電源 １２ インバータ回路 １３ 負荷回路 １５ ドライバ（駆動回路） １６ パワーＩＣモジュール ４０ 照明器具 ４１ 照明器具本体 ５０ 電球形蛍光ランプ ５１ カバー ５３ 屈曲形蛍光ランプ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷、インダクタンス素子およびキャパシ
   タンス素子を含む負荷回路と；負荷回路の共振点または
   その付近でスイッチング動作をするハイサイドのスイッ
   チ素子と、ハイサイドのスイッチ素子とハーフブリッジ
   を構成するロウサイドのスイッチ素子と、ロウサイドの
   スイッチ素子を高周波駆動させる駆動回路とを備えたイ
   ンバータ回路と；インバータ回路に直流を供給する直流
   電源と；を具備していることを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】ロウサイドのスイッチ素子に流れる電流に
   相関してロウサイドのスイッチ素子を駆動することを特
   徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２記載の電源装置の
   負荷は放電ランプであることを特徴とする放電灯点灯装
   置。
4. 【請求項４】負荷、インダクタンス素子およびキャパシ
   タンス素子を含む負荷回路の共振点またはその付近でス
   イッチング動作をするハイサイドのスイッチ素子と；ハ
   イサイドのスイッチ素子とハーフブリッジを構成するロ
   ウサイドのスイッチ素子と；ロウサイドのスイッチ素子
   を高周波駆動させる駆動回路と；をパッケージ内に設け
   たことを特徴とするパワーＩＣモジュール。
5. 【請求項５】請求項４に記載のパワーＩＣモジュール
   と；パワーＩＣモジュールの入力側に接続された直流電
   源と；パワーＩＣモジュールの出力側に接続された放電
   ランプ、インダクタンス素子およびキャパシタンス素子
   を含む負荷回路と；を具備していることを特徴とする放
   電灯点灯装置。
6. 【請求項６】請求項３または請求項５に記載の放電灯点
   灯装置と；照明器具本体と；を具備していることを特徴
   とする照明器具。
7. 【請求項７】放電ランプが屈曲形蛍光ランプである請求
   項５に記載の放電灯点灯装置と；一端にねじ込み形口金
   が設けられ、他端に屈曲形蛍光ランプを取着するととも
   に放電灯点灯装置を収容しているカバーと；を具備して
   いることを特徴とする電球形蛍光ランプ。