JPH11220889A - 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低耐圧、小容量のスイッチング素子を用いる
ことができ、効率を向上した放電灯点灯装置を提供す
る。 【解決手段】 直流電源Ｅの電圧を電界効果トランジス
タQ1，Q2を交互にオン、オフさせながら、高周波交流に
変換する。インダクタL1およびコンデンサC2で直列共振
させ、蛍光ランプFLに所定の電圧を印加して蛍光ランプ
FLを始動、点灯する。検出巻線L2ではフィラメント予熱
電流をキャンセルして、フィラメントFLa，FLb 間で放
電したランプ電流のみをランプ電流検出回路16で検出す
る。誤差増幅器17でランプ電流と、基準電源E1の電圧と
を比較し、基準電源E1の電圧よりランプ電流検出回路16
からの電圧が高い場合には、直流電圧制御回路18で直流
電源Ｅの直流電圧を低下させる。低い場合には、直流電
源Ｅの直流電圧を増加させ、基準電源E1で設定された電
圧値に従ってランプ電流を常に一定に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ手段を
備えた電源装置、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
は、入力電流を低歪化する昇圧チョッパなどのアクティ
ブフィルタに、たとえばスイッチング素子を直列的に接
続し、いずれかのスイッチング素子にインダクタおよび
コンデンサを有するＬＣ直列共振回路を介して放電ラン
プを接続したインバータ回路を接続した構成が知られて
いる。

【０００３】そして、アクティブフィルタの出力電圧を
比較的高く設定し、放電ランプを始動する際の電圧を容
易に得ることができるようにしている。

【０００４】また、一般的な制御ＩＣを用いてアクティ
ブフィルタを動作させる場合、アクティブフィルタの昇
圧率を１３０％以上にすることが奨励されており、実効
電圧１００Ｖで１０％の電圧変動があるとすると、イン
バータ回路には、１１０Ｖ×１．４×１．３＝２００．
２Ｖの電圧が印加されることになり、インバータ回路の
設計に際しては、この電圧以上の耐電圧となるようにし
ている。

【０００５】一方、スイッチング素子のスイッチング周
波数をＬＣ直列共振回路の共振周波数より小さくする
と、進相スイッチモードとなってスイッチング素子のタ
ーンオン時に、逆向きの大きな無効電流が流れるため、
ＬＣ直列共振回路のインダクタおよびコンデンサの共振
周波数に対して、スイッチング素子の動作周波数を高く
設定している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
放電灯点灯装置では、放電ランプの始動性およびアクテ
ィブフィルタなどの動作を考慮して、インバータ回路の
入力電圧を比較的高く設定しているため、スイッチング
素子に高耐電圧で大容量のものを用いなければならず、
また、効率も十分に考慮されていない問題を有してい
る。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、低耐圧、小容量のスイッチング素子を用いることが
できるとともに、効率を向上した電源装置、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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源装置
は、互いに直列的に接続された一対のスイッチング素
子、および、負荷およびインダクタおよびコンデンサを
含むＬＣ直列共振回路を有し、スイッチング素子のスイ
ッチング出力が供給される負荷回路を備え、直流電源か
らの直流電圧を高周波電圧に変換して負荷回路に供給
し、スイッチング素子からみた負荷回路の位相角が０°
ないし４０°の範囲内で、直流電源の電圧値が負荷の定
格電圧の１．２倍ないし２．０倍の範囲内で、かつ、動
作周波数はＬＣ直列共振回路の共振周波数より低いイン
バータ手段と；負荷回路の電流値を検出し、この電流値
が所定値になるように直流電源からの電圧値を制御する
電源電圧制御手段とを具備したもので、スイッチング素
子からみた負荷回路の位相角を０°に近くするとスイッ
チング素子の電力損失およびＬＣ直列共振回路のインダ
クタの電力損失を小さくすることができるので位相角を
４０°以下とするとともに、位相角を０°以下の負にす
ると進相スイッチングになるので０°以上とし、この位
相角が０°ないし４０°の範囲内では直流電源の電圧値
が負荷の定格電圧の１．２倍ないし２．０倍の範囲内で
電力損失が小さく、インバータ手段の動作周波数をＬＣ
直列共振回路の共振周波数より低くすることにより、効
率を向上できるとともにスイッチング素子の耐電圧を低
くできるとともに容量を小さくでき、また、電源電圧制
御手段で直流電源の電圧を変化させることによりインバ
ータ手段の出力が任意に設定可能である。

【０００９】請求項２記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、インバータ手段の出力電流を検出
するインバータ出力電流検出手段と；このインバータ出
力電流検出手段で検出された出力に基づきこの出力電流
の位相を検出するインバータ出力電流位相検出手段と；
このインバータ出力電流位相検出手段で検出された位相
に従いインバータ手段の出力電流が進相とならないよう
にインバータ手段の動作周波数を可変制御するスイッチ
ング制御手段とを具備したもので、インバータ出力電流
検出手段で検出された出力に基づきインバータ出力電流
位相検出手段でこの出力電流の位相を検出し、このイン
バータ出力電流位相検出手段で検出された位相に従いイ
ンバータ手段の出力電流が進相とならないようにスイッ
チング制御手段でインバータ手段の動作周波数を可変制
御することにより、よりスイッチング素子の耐電圧を低
くできるとともに容量を小さくできる。

【００１０】請求項３記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、インバータ手段のそれぞれのスイ
ッチング素子に流れる電流を検出するスイッチング電流
検出手段と；スイッチング電流検出手段で検出された電
流に基づきこの電流の位相を検出するスイッチング電流
位相検出手段と；このインバータ出力電流検出手段で検
出された位相に従いそれぞれのスイッチング素子のスイ
ッチング電流が進相とならないようにインバータ手段の
動作周波数を可変制御するスイッチング制御手段とを具
備したもので、スイッチング電流検出手段で検出された
電流に基づきスイッチング電流位相検出手段でこの電流
の位相を検出し、このインバータ出力電流検出手段で検
出された位相に従いそれぞれのスイッチング素子のスイ
ッチング電流が進相とならないようにスイッチング制御
手段でインバータ手段の動作周波数を可変制御すること
により、よりスイッチング素子の耐電圧を低くできると
ともに容量を小さくできる。

【００１１】請求項４記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、インバータ手段のスイッチング素
子に流れる電流を検出するスイッチング電流検出手段
と；スイッチング電流検出手段で検出された電流に基づ
きこの電流の位相を検出するスイッチング電流位相検出
手段と；スイッチング素子がオンしている時間を検出す
るカウンタ手段と；このカウンタ手段でカウントされた
時間を計時するタイマ手段と；スイッチング電流位相検
出手段で検出された位相に基づきスイッチング素子に流
れるスイッチング電流が進相とならないようにスイッチ
ング素子のオン時間を制御するスイッチング制御手段と
を具備したもので、スイッチング電流検出手段で検出さ
れた電流に基づきスイッチング電流位相検出手段でこの
電流の位相を検出し、カウンタ手段でスイッチング素子
がオンしている時間を検出し、このカウンタ手段でカウ
ントされた時間をタイマ手段で計時し、スイッチング電
流位相検出手段で検出された位相に基づきスイッチング
素子に流れるスイッチング電流が進相とならないように
スイッチング制御手段でスイッチング素子のオン時間を
制御することにより、よりスイッチング素子の耐電圧を
低くできるとともに容量を小さくできる。

【００１２】請求項５記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、インバータ手段に流れる入力電流
を検出する入力電流検出手段と；入力電流検出手段で検
出された入力電流に基づきこの電流の位相を検出する入
力電流位相検出手段と；スイッチング素子がオンしてい
る時間を検出するカウンタ手段と；このカウンタ手段で
カウントされた時間を計時するタイマ手段と；入力電流
位相検出手段で検出された位相に基づきスイッチング素
子に流れるスイッチング電流が進相とならないようにス
イッチング素子のオン時間を制御するスイッチング制御
手段とを具備したもので、入力電流検出手段で検出され
た入力電流に基づき入力電流位相検出手段でこの電流の
位相を検出し、スイッチング素子がオンしている時間を
カウンタ手段で検出し、このカウンタ手段でカウントさ
れた時間をタイマ手段で計時し、入力電流位相検出手段
で検出された位相に基づきスイッチング素子に流れるス
イッチング電流が進相とならないようにスイッチング制
御手段でスイッチング素子のオン時間を制御することに
より、よりスイッチング素子の耐電圧を低くできるとと
もに容量を小さくできる。

【００１３】請求項６記載の放電灯点灯装置は、負荷は
放電ランプで、請求項１ないし５いずれか記載の電源装
置を具備したもので、それぞれの作用を奏する。

【００１４】請求項７記載の放電灯点灯装置は、請求項
６記載の放電灯点灯装置において、制御手段は放電ラン
プのランプ電流を変化させたときのランプ電圧の可変範
囲全域で電圧を可変するもので、ランプ電圧の可変範囲
全域で電圧を可変し、広い範囲で調光が確実になる。

【００１５】請求項８記載の放電灯点灯装置は、互いに
直列的に接続された一対のスイッチング素子、および、
放電ランプおよびＬＣ直列共振回路を有し、スイッチン
グ素子のスイッチング出力が供給される負荷回路を備
え、直流電源からの直流電圧を高周波電圧に変換して負
荷回路に供給し、スイッチング素子からみた負荷回路の
位相角が０°ないし４０°の範囲内で、直流電源の電圧
値が放電ランプの定格電圧の１．２倍ないし２．０倍の
範囲内で、かつ、動作周波数はＬＣ直列共振回路の共振
周波数より低く、動作周波数により出力電圧が異なるイ
ンバータ手段と；放電ランプの点灯を検出する点灯検出
手段と；この点灯検出手段で点灯が検出された後にイン
バータ手段の動作周波数を変化させる周波数制御手段
と；を具備したもので、スイッチング素子からみた負荷
回路の位相角を０°に近くするとスイッチング素子の電
力損失およびＬＣ直列共振回路のインダクタの電力損失
を小さくすることができるので位相角を４０°以下とす
るとともに、位相角を０°以下の負にすると進相スイッ
チングになるので０°以上とし、この位相角が０°ない
し４０°の範囲内では直流電源の電圧値が負荷の定格電
圧の１．２倍ないし２．０倍の範囲内で電力損失が小さ
く、インバータ手段の動作周波数をＬＣ直列共振回路の
共振周波数より低くすることにより、効率を向上できる
とともにスイッチング素子の耐電圧を低くできるととも
に容量を小さくでき、また、点灯検出手段で放電ランプ
の点灯を検出した後に動作周波数を変化させることによ
り、効率を低下させたり、スイッチングが進相になるこ
とを防止する。

【００１６】請求項９記載の照明装置は、請求項６ない
し８いずれか記載の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯
装置が設けられる器具本体とを具備したもので、それぞ
れの作用を奏する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。

【００１８】図１は第１の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図、図２は照明装置の外観を示す斜視図であ
る。

【００１９】図２に示すように、照明装置１は、器具本
体２の下面に反射面３が形成され、この反射面３の両端
にはランプソケット４，４が取り付けられ、これらラン
プソケット４，４間には放電ランプとしての蛍光ランプ
FLが装着され、器具本体２内には電源装置としての放電
灯点灯装置10が収納されている。

【００２０】この放電灯点灯装置10は、出力電圧を可変
可能な直流電源Ｅに、インバータ手段としてのハーフブ
リッジ型のインバータ回路11が接続されている。このイ
ンバータ回路11は、スイッチング素子としての電界効果
トランジスタQ1およびスイッチング素子としての電界効
果トランジスタQ2が直列に接続されている。

【００２１】また、電界効果トランジスタQ2には、負荷
回路12が接続されている。この負荷回路12は直流カット
用のコンデンサC1およびインダクタL1を介して、負荷で
ある放電ランプとしての蛍光ランプFLのフィラメントFL
a ，FLb のそれぞれの一端に接続され、フィラメントFL
a ，FLb の他端間には、始動用のコンデンサC2が接続さ
れ、これらインダクタL1およびコンデンサC2にてＬＣ直
列共振回路15が接続されている。

【００２２】さらに、蛍光ランプFLのフィラメントFLb
には、フィラメントFLb を予熱するコンデンサC2を経由
した電流をキャンセルするように検出巻線L2が設けら
れ、この検出巻線L2にはランプ電流検出回路16が接続さ
れ、このランプ電流検出回路16は誤差増幅器17の一端に
接続され、この誤差増幅器17の他端には電圧可変の基準
電源E1が接続され、この誤差増幅器17の出力端子には、
電源電圧制御手段としての直流電圧制御回路18が接続さ
れ、直流電圧制御回路18により直流電源Ｅの電圧を可変
する。

【００２３】なお、電界効果トランジスタQ1，Q2からみ
た負荷回路12の位相角が０°ないし４０°の範囲内で、
直流電源Ｅの電圧値が蛍光ランプFLの定格電圧の１．２
倍ないし２．０倍の範囲内で、かつ、インバータ回路11
の動作周波数はＬＣ直列共振回路15の共振周波数より低
く設定されている。

【００２４】また、インダクタL1は０．４３７ｍＨ、コ
ンデンサC1は０．６８ｎＦ、コンデンサC2は６８５０ｐ
Ｆ、ＬＣ直列共振回路15の共振周波数は９１．９ｋＨ
ｚ、負荷回路12のインピーダンス位相角ａｒｇ（Ｚ）＝
０°、蛍光ランプFLの定常動作時のスイッチング周波数
５０ｋＨｚ一定で、蛍光ランプFLはＦＬＲ４０Ｓ・ＥＸ
−Ｎ／Ｍ／３６（株式会社東芝ライテック製）を用いる
ものとし、ランプ電力３０．７Ｗ、ランプ電圧約１００
Ｖとする。

【００２５】ここで、電界効果トランジスタQ1，Q2から
みた負荷回路12の位相角を０°ないし４０°の範囲内に
設定する理由について説明する。

【００２６】まず、負荷回路12のインピーダンス位相角
ａｒｇ（Ｚ）を変化させたときの直流電源Ｅの電圧ＶDC
とインダクタL1の電力損失との関係を求める。

【００２７】この負荷回路12は、放電ランプFLを等価的
に抵抗として表すことができ、この放電ランプFLの抵抗
値をＲFL、インダクタL1のインダクタンス値をＬ1 、コ
ンデンサC2のキャパシタンス値をＣ2 とすると、インピ
ーダンスＺは、 Ｚ＝ｊωＬ＋｛１／（１／Ｒ＋ｊωＣ）｝ ＝ＺR ＋ｊ（ＸL −ＸC ） となる。なお、ここで、ＺR ＝Ｒ／（１＋ω² Ｃ
² Ｒ² ）、ＸL ＝ωＬ、ＸC ＝１／｛ω（１＋ω² Ｃ²
Ｒ² ）／ω² Ｃ² Ｒ² ）｝である。

【００２８】そして、位相角ａｒｇ（Ｚ）が小さいほど
インダクタL1の電力損失は小さくなり、位相角ａｒｇ
（Ｚ）＝０°のときに電力損失が最小になる。また、イ
ンダクタL1の電力損失は、ｋ×電流値² ×ωＬで決まる
ので、位相角ａｒｇ（Ｚ）が大きくなるに従って相対的
に電力損失も大きくなる。なお、位相角ａｒｇ（Ｚ）が
０°以下になると、電界効果トランジスタQ1，Q2のスイ
ッチングが進相になるので、０°以下については考慮し
ない。

【００２９】さらに、負荷回路12のインピーダンス位相
角ａｒｇ（Ｚ）を変化させたときの直流電源Ｅの電圧と
電界効果トランジスタQ1，Q2の電力損失との関係につい
ては、位相角が小さい程電界効果トランジスタQ1，Q2に
おける電力損失は小さくなり、位相角ａｒｇ（Ｚ）＝０
°に近付くに従って電界効果トランジスタQ1，Q2の電流
と電圧との差が０に近付き、電界効果トランジスタQ1，
Q2の電力損失が減少する。

【００３０】次に、直流電源Ｅの電圧値が蛍光ランプFL
の定格電圧の１．２倍ないし２．０倍の範囲内に設定す
る理由について説明する。

【００３１】直流電源Ｅの電圧とインダクタL1および電
界効果トランジスタQ1，Q2の電力損失の和は位相角ａｒ
ｇ（Ｚ）の場合、図３に示すようになる。すなわち、直
流電源Ｅの電圧ＶDCが１２０Ｖ≦ＶDC≦２００Ｖであれ
ば電力損失が０．１２５Ｗ以下、１４０Ｖ≦ＶDC≦１８
０Ｖであれば電力損失が０．１１０Ｗ以下、１６０Ｖで
あれば電力損失を最小にできる。

【００３２】そして、蛍光ランプFLの定格ランプ電圧を
ＶL とすれば、１．２ＶL ≦ＶDC≦２．０ＶL 、１．４
ＶL ≦ＶDC≦１．８ＶL 、１．６ＶL ＝ＶDCとなる。ま
た、位相角ａｒｇ（Ｚ）を変化させても同様な傾向を示
し、位相角ａｒｇ（Ｚ）が０°≦ａｒｇ（Ｚ）≦４０°
であれば、電力の損失を低減できる。

【００３３】次に、上記図１に示す実施の形態の動作に
ついて説明する。

【００３４】まず、直流電源Ｅの電圧を電界効果トラン
ジスタQ1および電界効果トランジスタQ2を交互にオン、
オフさせながら、高周波交流に変換し、コンデンサC1で
直流カットし、インダクタL1およびコンデンサC2で直列
共振させ、蛍光ランプFLに所定の電圧を印加して蛍光ラ
ンプFLを始動、点灯する。

【００３５】その後、検出巻線L2ではコンデンサC2を経
由したフィラメント予熱電流をキャンセルして、フィラ
メントFLa ，FLb 間で放電したランプ電流のみをランプ
電流検出回路16で検出し、誤差増幅器17でこのランプ電
流検出回路16により電圧に変換されたランプ電流と、基
準電源E1の電圧とを比較し、基準電源E1の電圧よりラン
プ電流検出回路16からの電圧が高い場合には、直流電圧
制御回路18で直流電源Ｅの直流電圧を低下させ、反対
に、基準電源E1の電圧よりランプ電流検出回路16からの
電圧が低い場合には、直流電圧制御回路18で直流電源の
直流電圧を増加させ、基準電源E1で設定された電圧値に
従ってランプ電流を常に一定に制御する。

【００３６】次に、第２の実施の形態について図４に示
す放電灯点灯装置を参照して説明する。

【００３７】図４は第２の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この第２の実施の形態は、第１の実施
の形態において、基準電源E1の電圧をＰＷＭ波形の調光
信号を電圧に変換して出力する調光信号変換器21を接続
したものである。

【００３８】そして、基本的な動作は第１の実施の形態
と同様であるが、ＰＷＭ波形の調光信号が入力される
と、調光信号変換器21で対応する電圧に変換され、この
変換された電圧に基づき、基準電源E1の電圧値を可変設
定する。この基準電源E1の電圧値を可変することによ
り、直流電源Ｅの電圧値が変化してランプ電流を変化さ
せることができ、蛍光ランプFLを調光できる。なお、こ
の場合にも設定されたランプ電圧を一定に保持できる。

【００３９】また、この調光している状態は、図５に示
すように、ランプ電流が約３００ｍＡになるように設定
しているもので、インバータ回路11の負荷特性の範囲は
５０Ｖないし１７５Ｖ、調光したランプ電圧の変化範囲
は約９５Ｖないし１３０Ｖとなっており、負荷特性の電
圧変化範囲がランプ電圧の変化範囲を完全に含むよう
に、直流電源の電圧ＶDCを可変制御することにより実現
している。

【００４０】なお、調光信号に従い所定値を可変した場
合、負荷特性および直流電源の電圧ＶDCが垂直に立ち上
がっている部分、すなわち電流が一定に制御される部分
が左右方向に動くことになり出力を可変でき、高効率で
周波数を一定に保ったまま調光できる。

【００４１】また、第３の実施の形態について図６に示
す放電灯点灯装置を参照して説明する。

【００４２】図６は第３の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この第３の実施の形態は、第１の実施
の形態において、電界効果トランジスタQ2および蛍光ラ
ンプFLのフィラメントFLb の一端間に、インバータ回路
11の出力電流を検出するインバータ出力電流検出手段と
してのインバータ出力電流検出回路25を接続し、このイ
ンバータ出力電流検出回路25にこのインバータ出力電流
検出回路25で検出された電流に基づき位相を検出するイ
ンバータ出力電流位相検出手段としてのインバータ出力
電流位相検出回路26が接続され、このインバータ出力電
流位相検出回路26にスイッチング制御手段としての発振
器27が接続され、この発振器27に駆動回路28が接続さ
れ、この駆動回路28により電界効果トランジスタQ1およ
び電界効果トランジスタQ2を制御駆動する。

【００４３】そして、基本的な動作は第１の実施の形態
と同様であるが、インバータ出力電流検出回路25で電流
を検出し、インバータ出力電流位相検出回路26で検出さ
れた電流に基づき位相を検出し、発振器27で駆動回路28
の周波数を変化させて電界効果トランジスタQ1および電
界効果トランジスタQ2を制御駆動する。

【００４４】したがって、インバータ出力電流位相検出
回路26でインバータ回路11の出力電流の位相を検出し、
この位相に基づき電界効果トランジスタQ1および電界効
果トランジスタQ2の周波数を制御するため、調光した場
合にも、電界効果トランジスタQ1および電界効果トラン
ジスタQ2のスイッチングが進相になることを防止でき
る。

【００４５】さらに、第４の実施の形態について図７に
示す放電灯点灯装置を参照して説明する。

【００４６】図７は第４の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この第４の実施の形態は、第１の実施
の形態において、電界効果トランジスタQ1に対して直列
にスイッチング電流を検出するスイッチング電流検出手
段としてのスイッチング電流検出回路31を接続し、電界
効果トランジスタQ2に対して直列にスイッチング電流を
検出するスイッチング電流検出手段としてのスイッチン
グ電流検出回路32を接続し、スイッチング電流検出回路
31はスイッチング電流位相検出手段としてのスイッチン
グ電流位相検出回路33を介して発振器27に接続され、ス
イッチング電流検出回路32はスイッチング電流位相検出
手段としてのスイッチング電流位相検出回路34を介して
発振器27に接続され、この発振器27に駆動回路28が接続
され、この駆動回路28により電界効果トランジスタQ1お
よび電界効果トランジスタQ2を制御駆動する。

【００４７】そして、基本的な動作は第１の実施の形態
と同様であるが、スイッチング電流検出回路31で電界効
果トランジスタQ1のスイッチング電流を検出し、スイッ
チング電流位相検出回路33で検出されたスイッチング電
流に基づき位相を検出するとともに、スイッチング電流
検出回路32で電界効果トランジスタQ2のスイッチング電
流を検出し、スイッチング電流位相検出回路34で検出さ
れたスイッチング電流に基づき位相を検出し、これらス
イッチング電流位相検出回路33，34で検出された位相に
基づき、発振器27で駆動回路28の周波数を変化させて電
界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2を
制御駆動する。

【００４８】したがって、スイッチング電流電流位相検
出回路33，34で電界効果トランジスタQ1，Q2のスイッチ
ング電流の位相を検出し、このスイッチング電流の位相
に基づき電界効果トランジスタQ1および電界効果トラン
ジスタQ2の周波数を制御するため、調光した場合にも、
電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2
のスイッチングが進相になることを防止できる。

【００４９】さらに、第５の実施の形態について図８に
示す放電灯点灯装置を参照して説明する。

【００５０】図８は第５の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この第５の実施の形態は、第１の実施
の形態において、低電位側の電界効果トランジスタQ2に
対して直列にスイッチング電流を検出するスイッチング
電流検出手段としてのスイッチング電流検出回路41を接
続し、このスイッチング電流検出回路41はスイッチング
電流の位相を検出するスイッチング電流位相検出手段と
してのスイッチング電流位相検出回路42を介して発振器
27に接続され、電界効果トランジスタQ2がオンしている
スイッチング電流が流れている時間をカウンタするカウ
ンタ手段としてのカウンタ回路43に接続されるととも
に、インバータ回路44を介してタイマ手段としてのタイ
マ回路45に接続され、このタイマ回路45はカウンタ回路
43および発振器27に接続されている。また、この発振器
27に駆動回路28が接続され、この駆動回路28により電界
効果トランジスタQ1および電界効果トランジスタQ2を制
御駆動する。

【００５１】そして、基本的な動作は第１の実施の形態
と同様であるが、スイッチング電流検出回路41で電界効
果トランジスタQ2のスイッチング電流を検出すると、カ
ウンタ回路43がカウンタを開始し、所定のタイミングで
電界効果トランジスタQ2はオフし、カウンタ回路43はカ
ウンタを停止する。このとき、電界効果トランジスタQ1
に駆動回路28により駆動信号が入力され、同時にタイマ
回路45が計時をし始め、カウンタ回路43によりカウント
されタイマ回路45にセットされた時間まで電界効果トラ
ンジスタQ1をオンする。そして、タイマ回路45にセット
された時間に達するとカウンタ回路43はリセットされ、
電界効果トランジスタQ1をオフするとともに、電界効果
トランジスタQ2をオンし、これらの動作を繰り返す。ま
た、スイッチング電流位相検出回路42では、スイッチン
グ電流検出回路41で検出されたスイッチング電流に基づ
き位相を検出し、発振器27で駆動回路28の周波数を変化
させて電界効果トランジスタQ1および電界効果トランジ
スタQ2を制御駆動する。

【００５２】したがって、スイッチング電流検出回路41
により検出されたスイッチング電流に基づくカウンタ回
路43およびタイマ回路45により、電界効果トランジスタ
Q1および電界効果トランジスタQ2のオン、オフを設定す
るとともに、スイッチング電流位相検出回路42で電界効
果トランジスタQ1，Q2のスイッチング電流の位相を検出
し、このスイッチング電流の位相に基づき電界効果トラ
ンジスタQ1および電界効果トランジスタQ2の周波数を制
御するため、調光した場合にも、電界効果トランジスタ
Q1および電界効果トランジスタQ2のスイッチングが進相
になることを防止できる。

【００５３】またさらに、第６の実施の形態について図
９に示す放電灯点灯装置を参照して説明する。

【００５４】図９は第６の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この第６の実施の形態は、第１の実施
の形態において、直流電源Ｅおよび低電位側の電界効果
トランジスタQ2の間ににインバータ回路11の入力電流を
検出する入力電流検出手段としての入力電流検出回路51
を接続し、この入力電流検出回路51は入力電流の位相を
検出する入力電流位相検出手段としての入力電流位相検
出回路52を介して発振器27に接続され、電界効果トラン
ジスタQ1がオンしているインバータ回路11の入力電流が
流れている時間をカウンタするカウンタ手段としてのカ
ウンタ回路53に接続されるとともに、インバータ回路54
を介してタイマ手段としてのタイマ回路55に接続され、
このタイマ回路55はカウンタ回路53および発振器27に接
続されている。また、この発振器27に駆動回路28が接続
され、この駆動回路28により電界効果トランジスタQ1お
よび電界効果トランジスタQ2を制御駆動する。

【００５５】そして、基本的な動作は第１の実施の形態
と同様であるが、入力電流検出回路51で電界効果トラン
ジスタQ1がオンしている状態のインバータ回路11への入
力電流を検出すると、カウンタ回路53がカウンタを開始
し、所定のタイミングで電界効果トランジスタQ1はオフ
し、カウンタ回路53はカウンタを停止する。このとき、
電界効果トランジスタQ2に駆動回路28により駆動信号が
入力され、同時にタイマ回路55が計時をし始め、カウン
タ53によりカウントされタイマ回路55にセットされた時
間まで電界効果トランジスタQ2をオンする。そして、タ
イマ回路55にセットされた時間に達するとカウンタ回路
53はリセットされ、電界効果トランジスタQ2をオフする
とともに、電界効果トランジスタQ1をオンし、これらの
動作を繰り返す。また、入力電流位相検出回路52では、
入力電流検出回路51で検出されたインバータ回路11の入
力電流に基づき位相を検出し、発振器27で駆動回路28の
周波数を変化させて電界効果トランジスタQ1および電界
効果トランジスタQ2を制御駆動する。

【００５６】したがって、入力電流検出回路51により検
出されたインバータ回路11の入力電流に基づくカウンタ
回路53およびタイマ回路55により、電界効果トランジス
タQ1および電界効果トランジスタQ2のオン、オフを設定
するとともに、入力電流位相検出回路52でインバータ回
路11の入力電流の位相を検出し、このインバータ回路11
の入力電流の位相に基づき電界効果トランジスタQ1およ
び電界効果トランジスタQ2の周波数を制御するため、調
光した場合にも、電界効果トランジスタQ1および電界効
果トランジスタQ2のスイッチングが進相になることを防
止できる。

【００５７】また、第７の実施の形態について図１０に
示す放電灯点灯装置を参照して説明する。

【００５８】図１０は第７の実施の形態の放電灯点灯装
置を示す回路図で、この第７の実施の形態の電源装置と
しての放電灯点灯装置60は、図１０に示すように、商用
交流電源ｅにこの商用交流電源ｅの電圧を整流、平滑す
る整流平滑回路61が接続され、この整流平滑回路61には
アクティブフィルタである昇圧チョッパ回路62が接続さ
れている。

【００５９】この昇圧チョッパ回路62は、整流平滑回路
61にインダクタL11 および電界効果トランジスタQ11 の
直列回路が接続され、電界効果トランジスタQ11 のソー
ス、ドレイン間にダイオードD11 および電解コンデンサ
C11 の直列回路が接続され、電界効果トランジスタQ11
のゲートには、制御手段としてのＩＣチップである制御
回路63が接続され、この制御回路63内には誤差増幅器64
およびこの誤差増幅器64の一方の端子には基準電源E2が
接続されている。また、電解コンデンサC11 に対して並
列に、抵抗R1および抵抗R2の直列回路が接続され、これ
ら抵抗R1および抵抗R2の接続点と、制御回路63の誤差増
幅器64の他方の端子間にはダイオードD12 が接続されて
いる。

【００６０】そして、商用交流電源ｅ、整流平滑回路61
および昇圧チョッパ回路62で直流電源65を構成してい
る。

【００６１】また、この直流電源65の電界効果トランジ
スタQ11 に対して並列に、図１に示すインバータ回路11
が接続されている。なお、図１に示す検出巻線L2に代え
てトランスTrが接続され、このトランスTrは、蛍光ラン
プFLのフィラメントFLb に、コンデンサC2に流れるフィ
ラメント予熱電流をキャンセルするそれぞれ検出巻線Tr
1 ，Tr2 が接続され、さらに磁気的に接続された出力巻
線Tr3 を有している。この出力巻線Tr3 は、整流平滑回
路66に接続されるとともに、ダイオードD15 を介して誤
差増幅器64の他方の端子に接続され、整流平滑回路66は
点灯検出手段としてのコンパレータ67、発振器27および
駆動回路28を介して電界効果トランジスタQ1および電界
効果トランジスタQ2に接続されている。

【００６２】一方、タイマ回路68が設けられ、このタイ
マ回路68はダイオードD16 を介して誤差増幅器64の他方
の端子に接続されている。

【００６３】次に、この図１０に示す実施の形態の動作
について説明する。

【００６４】なお、特にインバータ回路11については基
本的には図１に示す実施の形態と同様に動作する。

【００６５】まず、電源が投入された蛍光ランプFLの予
熱時には、この電源投入後の約１秒間タイマ回路68を出
力し、ダイオードD16 を介して高値優先の状態で制御回
路63の誤差増幅器64に入力し、抵抗R1および抵抗R2の接
続点からのフィードバックが行なわれない状態にし、制
御回路63は動作せず、昇圧チョッパ回路62は動作しない
ので、インバータ回路11には商用交流電源ｅの電圧を整
流平滑回路61で整流平滑した状態で供給する。

【００６６】そして、電源が投入された後の１秒後に
は、タイマ回路68は出力を停止するため、ダイオードD1
6 を介して制御回路63の誤差増幅器64には信号が入力さ
れなくなり、抵抗R1および抵抗R2からダイオードD12 を
介して制御回路63の誤差増幅器64に信号を供給し、始動
モードとなり、抵抗R1および抵抗R2の分圧のフィードバ
ックに従い制御回路63の誤差増幅器64が動作し、昇圧チ
ョッパ回路62が動作し、電界効果トランジスタQ11 の電
圧が上昇する。

【００６７】さらに、この電界効果トランジスタQ11 の
電圧が上昇し、インダクタL1およびコンデンサC2の共振
により蛍光ランプFLが放電を開始すると、トランスTrか
ら整流平滑回路66に電圧が印加され、整流平滑回路66が
出力を開始することにより、コンパレータ67は出力し、
発振器27により駆動回路28を制御して、電界効果トラン
ジスタQ1および電界効果トランジスタQ2の周波数が制御
される。また、整流平滑回路66が出力することにより、
ダイオードD12 を介した信号よりダイオードD15 を介し
た信号の電圧が高いため、昇圧チョッパ回路62はインバ
ータ回路11の出力がフィードバックされて制御される。

【００６８】なお、予熱時、始動時、および、放電ラン
プFLの始動後であっても半波放電しているときは、コン
パレータ67は出力しないため、図１１に示すように、発
振器27は電界効果トランジスタQ1および電界効果トラン
ジスタQ2を進相スイッチングさせない高い周波数ａで発
振する。

【００６９】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、スイ
ッチング素子からみた負荷回路の位相角を０°に近くす
るとスイッチング素子の電力損失およびＬＣ直列共振回
路のインダクタの電力損失を小さくすることができるの
で位相角を４０°以下とするとともに、位相角を０°以
下の負にすると進相スイッチングになるので０°以上と
し、この位相角が０°ないし４０°の範囲内では直流電
源の電圧値が負荷の定格電圧の１．２倍ないし２．０倍
の範囲内で電力損失が小さく、インバータ手段の動作周
波数をＬＣ直列共振回路の共振周波数より低くすること
により、効率を向上できるとともにスイッチング素子の
耐電圧を低くできるとともに容量を小さくでき、また、
電源電圧制御手段で直流電源の電圧を変化させることに
よりインバータ手段の出力を任意に設定できる。

【００７０】請求項２記載の電源装置によれば、請求項
１記載の電源装置に加え、インバータ出力電流検出手段
で検出された出力に基づきインバータ出力電流位相検出
手段でこの出力電流の位相を検出し、このインバータ出
力電流位相検出手段で検出された位相に従いインバータ
手段の出力電流が進相とならないようにスイッチング制
御手段でインバータ手段の動作周波数を可変制御するこ
とにより、よりスイッチング素子の耐電圧を低くできる
とともに容量を小さくできる。

【００７１】請求項３記載の電源装置によれば、請求項
１記載の電源装置に加え、スイッチング電流検出手段で
検出された電流に基づきスイッチング電流位相検出手段
でこの電流の位相を検出し、このインバータ出力電流検
出手段で検出された位相に従いそれぞれのスイッチング
素子のスイッチング電流が進相とならないようにスイッ
チング制御手段でインバータ手段の動作周波数を可変制
御することにより、よりスイッチング素子の耐電圧を低
くできるとともに容量を小さくできる。

【００７２】請求項４記載の電源装置によれば、請求項
１記載の電源装置に加え、スイッチング電流検出手段で
検出された電流に基づきスイッチング電流位相検出手段
でこの電流の位相を検出し、カウンタ手段でスイッチン
グ素子がオンしている時間を検出し、このカウンタ手段
でカウントされた時間をタイマ手段で計時し、スイッチ
ング電流位相検出手段で検出された位相に基づきスイッ
チング素子に流れるスイッチング電流が進相とならない
ようにスイッチング制御手段でスイッチング素子のオン
時間を制御することにより、よりスイッチング素子の耐
電圧を低くできるとともに容量を小さくできる。

【００７３】請求項５記載の電源装置によれば、請求項
１記載の電源装置に加え、入力電流検出手段で検出され
た入力電流に基づき入力電流位相検出手段でこの電流の
位相を検出し、スイッチング素子がオンしている時間を
カウンタ手段で検出し、このカウンタ手段でカウントさ
れた時間をタイマ手段で計時し、入力電流位相検出手段
で検出された位相に基づきスイッチング素子に流れるス
イッチング電流が進相とならないようにスイッチング制
御手段でスイッチング素子のオン時間を制御することに
より、よりスイッチング素子の耐電圧を低くできるとと
もに容量を小さくできる。

【００７４】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
負荷は放電ランプで、請求項１ないし５いずれか記載の
電源装置を具備したので、それぞれの効果を奏すること
ができる。

【００７５】請求項７記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項６記載の放電灯点灯装置に加え、制御手段は放電
ランプのランプ電流を変化させたときのランプ電圧の可
変範囲全域で電圧を可変するので、ランプ電圧の可変範
囲全域で電圧を可変し、広い範囲で調光を確実にでき
る。

【００７６】請求項８記載の放電灯点灯装置によれば、
スイッチング素子からみた負荷回路の位相角を０°に近
くするとスイッチング素子の電力損失およびＬＣ直列共
振回路のインダクタの電力損失を小さくすることができ
るので位相角を４０°以下とするとともに、位相角を０
°以下の負にすると進相スイッチングになるので０°以
上とし、この位相角が０°ないし４０°の範囲内では直
流電源の電圧値が負荷の定格電圧の１．２倍ないし２．
０倍の範囲内で電力損失が小さく、インバータ手段の動
作周波数をＬＣ直列共振回路の共振周波数より低くする
ことにより、効率を向上できるとともにスイッチング素
子の耐電圧を低くできるとともに容量を小さくでき、ま
た、点灯検出手段で放電ランプの点灯を検出した後に動
作周波数を変化させることにより、効率を低下させた
り、スイッチングが進相になることを防止できる。

【００７７】請求項９記載の照明装置によれば、請求項
６ないし８いずれか記載の放電灯点灯装置が設けられる
器具本体とを具備したので、それぞれの効果を奏するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図である。

【図２】同上照明装置の外観を示す斜視図である。

【図３】同上直流電圧と損失との関係を示すグラフであ
る。

【図４】同上第２の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図５】同上負荷特性、ランプ電流−電圧特性および電
源電圧の関係を示すグラフである。

【図６】同上第３の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図７】同上第４の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図８】同上第５の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図９】同上第６の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。

【図１０】同上第７の実施の形態の放電灯点灯装置を示
す回路図である。

【図１１】同上周波数と出力電圧との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 照明装置 ２ 器具本体 10，60 電源装置である放電灯点灯装置 11 インバータ手段としてのインバータ回路 12 負荷回路 15 ＬＣ直列共振回路 18 電源電圧制御手段としての直流電圧制御回路 25 インバータ出力電流検出手段としてのインバータ
出力電流検出回路 26 インバータ出力電流位相検出手段としてのインバ
ータ出力電流位相検出回路 27 スイッチング制御手段としての発振器 31，32，41 スイッチング電流検出手段としてのスイ
ッチング電流検出回路 33，34，42 スイッチング電流位相検出手段としての
スイッチング電流位相検出回路 51 入力電流検出手段としての入力電流検出回路 52 入力電流位相検出手段としての入力電流位相検出
回路 43，53 カウンタ手段としてのカウンタ回路 45，55 タイマ手段としてのタイマ回路 67 点灯検出手段としてのコンパレータ C2 コンデンサ Ｅ 直流電源 FL 負荷である放電ランプとしての蛍光ランプ L1 インダクタ Q1，Q2 スイッチング素子としての電界効果トランジ
スタ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに直列的に接続された一対のスイッ
   チング素子、および、負荷およびインダクタおよびコン
   デンサを含むＬＣ直列共振回路を有し、スイッチング素
   子のスイッチング出力が供給される負荷回路を備え、直
   流電源からの直流電圧を高周波電圧に変換して負荷回路
   に供給し、スイッチング素子からみた負荷回路の位相角
   が０°ないし４０°の範囲内で、直流電源の電圧値が負
   荷の定格電圧の１．２倍ないし２．０倍の範囲内で、か
   つ、動作周波数はＬＣ直列共振回路の共振周波数より低
   いインバータ手段と；負荷回路の電流値を検出し、この
   電流値が所定値になるように直流電源からの電圧値を制
   御する電源電圧制御手段と；を具備したことを特徴とす
   る電源装置。
2. 【請求項２】 インバータ手段の出力電流を検出するイ
   ンバータ出力電流検出手段と；このインバータ出力電流
   検出手段で検出された出力に基づきこの出力電流の位相
   を検出するインバータ出力電流位相検出手段と；このイ
   ンバータ出力電流位相検出手段で検出された位相に従い
   インバータ手段の出力電流が進相とならないようにイン
   バータ手段の動作周波数を可変制御するスイッチング制
   御手段と；を具備したことを特徴とする請求項１記載の
   電源装置。
3. 【請求項３】 インバータ手段のそれぞれのスイッチン
   グ素子に流れる電流を検出するスイッチング電流検出手
   段と；スイッチング電流検出手段で検出された電流に基
   づきこの電流の位相を検出するスイッチング電流位相検
   出手段と；このインバータ出力電流検出手段で検出され
   た位相に従いそれぞれのスイッチング素子のスイッチン
   グ電流が進相とならないようにインバータ手段の動作周
   波数を可変制御するスイッチング制御手段と；を具備し
   たことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
4. 【請求項４】 インバータ手段のスイッチング素子に流
   れる電流を検出するスイッチング電流検出手段と；スイ
   ッチング電流検出手段で検出された電流に基づきこの電
   流の位相を検出するスイッチング電流位相検出手段と；
   スイッチング素子がオンしている時間を検出するカウン
   タ手段と；このカウンタ手段でカウントされた時間を計
   時するタイマ手段と；スイッチング電流位相検出手段で
   検出された位相に基づきスイッチング素子に流れるスイ
   ッチング電流が進相とならないようにスイッチング素子
   のオン時間を制御するスイッチング制御手段と；を具備
   したことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
5. 【請求項５】 インバータ手段に流れる入力電流を検出
   する入力電流検出手段と；入力電流検出手段で検出され
   た入力電流に基づきこの電流の位相を検出する入力電流
   位相検出手段と；スイッチング素子がオンしている時間
   を検出するカウンタ手段と；このカウンタ手段でカウン
   トされた時間を計時するタイマ手段と；入力電流位相検
   出手段で検出された位相に基づきスイッチング素子に流
   れるスイッチング電流が進相とならないようにスイッチ
   ング素子のオン時間を制御するスイッチング制御手段
   と；を具備したことを特徴とする請求項１記載の電源装
   置。
6. 【請求項６】 負荷は放電ランプで、 請求項１ないし５いずれか記載の電源装置を具備したこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 制御手段は放電ランプのランプ電流を変
   化させたときのランプ電圧の可変範囲全域で電圧を可変
   するを具備したことを特徴とする請求項６記載の放電灯
   点灯装置。
8. 【請求項８】 互いに直列的に接続された一対のスイッ
   チング素子、および、放電ランプおよびＬＣ直列共振回
   路を有し、スイッチング素子のスイッチング出力が供給
   される負荷回路を備え、直流電源からの直流電圧を高周
   波電圧に変換して負荷回路に供給し、スイッチング素子
   からみた負荷回路の位相角が０°ないし４０°の範囲内
   で、直流電源の電圧値が放電ランプの定格電圧の１．２
   倍ないし２．０倍の範囲内で、かつ、動作周波数はＬＣ
   直列共振回路の共振周波数より低く、動作周波数により
   出力電圧が異なるインバータ手段と；放電ランプの点灯
   を検出する点灯検出手段と；この点灯検出手段で点灯が
   検出された後にインバータ手段の動作周波数を変化させ
   る周波数制御手段と；を具備したことを特徴とする放電
   灯点灯装置。
9. 【請求項９】 請求項６ないし８いずれか記載の放電灯
   点灯装置と；この放電灯点灯装置が設けられる器具本体
   と；を具備したことを特徴とする照明装置。