JPH1126178A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
放電灯点灯装置Info
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Abstract
光制御を行なう場合や周囲温度が低い場合でもランプ電
流の包絡線のリップルの増加を抑制する。 【解決手段】平滑コンデンサCeの両端電圧をスイッチ
ング素子Q1 ,Q2 を備えたインバータ回路により高周
波電力に変換する。インバータ回路の出力は共振回路を
通して放電灯Ldに与えられる。整流回路DBと共振回
路との間にコンデンサCinが接続される。フィードバ
ック回路FBは、電流検出部SIで検出したランプ電流
のリップルを低減するように制御回路CNから出力され
る制御信号を許容範囲内で変調してスイッチング素子Q
1 ,Q2 のオンオフをフィードバック制御する。また、
合成回路MXは、フィードバック回路FBに入力するラ
ンプ電流を調光信号Dimに応じて補正することによっ
て、調光によるランプ電流のリップルの増加を抑制す
る。
Description
比較的低周波の交流電源を高周波交流に電力変換し、放
電灯を高周波で点灯させる放電灯点灯装置に関するもの
である。
波の交流電源を高周波交流に電力変換して放電灯を高周
波で点灯させるようにした放電灯点灯装置が提供されて
いる。この種の放電灯点灯装置には、入力電流歪の増加
を抑制しかつ入力力率を高力率に保つという技術的課題
がある。この技術的課題を解決するために、昇圧形のチ
ョッパ回路などを用いた力率改善回路により交流電源を
直流電力に電力変換し、この直流電力をインバータ回路
で高周波電力に変換する放電灯点灯装置が提案されてい
る。すなわち、放電灯点灯装置として、AC/DC変換
を行なうチョッパ回路とDC/AC変換を行なうインバ
ータ回路との2段階の電力変換手段を用いたものが各種
提案されている。
比較的多いから、放電灯点灯装置が大型化し、また部品
コストが増加するという問題が生じる。そこで、チョッ
パ回路とインバータ回路とを個別に備える構成の放電灯
点灯装置よりも部品点数を削減して小型化および低コス
ト化を図った各種構成が提案されている。
67号公報に第6図として記載された放電灯点灯装置と
等価な構成である。この構成では、交流電源ACをダイ
オードブリッジよりなる整流回路DBで全波整流し、整
流回路DBの直流出力端間に2個のダイオードD1 ,D
2 と平滑コンデンサCeとの直列回路を接続することに
より交流電源ACを直流電源に変換している。また、平
滑コンデンサCeの両端間に一対のスイッチング素子Q
1 ,Q2 の直列回路を接続し、さらに、一方のスイッチ
ング素子Q2 の両端間に直流カット用のコンデンサCc
とインダクタLrsとコンデンサCrsとの直列回路を
接続し、コンデンサCrsの両端間に負荷である放電灯
Ldを接続してある。スイッチング素子Q1 ,Q2 とコ
ンデンサCcとはハーフブリッジ形のインバータ回路を
構成し、スイッチング素子Q1 ,Q2 は図示しない制御
回路からの制御信号によって交流電源ACの周波数より
も十分に高い周波数で交互にオンオフするようにスイッ
チングされる。スイッチング素子Q1 ,Q2 にはMOS
FETを用いている。このインバータ回路により、平滑
コンデンサCeの両端電圧である直流電圧が高周波電力
に変換され、コンデンサCrsとインダクタLrsとか
らなる共振回路を通して放電灯Ldに高周波電力が供給
される。ここに、共振回路と放電灯Ldとにより負荷回
路が構成される。この構成では、入力電流歪の増加を防
止し入力力率を高力率に保つために、インバータ回路の
出力(インダクタLrsとコンデンサCrsとの接続
点)とダイオードD1 ,D2 の接続点との間にコンデン
サCinを接続してある。
ング素子Q1 ,Q2 のオンオフの1サイクル程度の期
間)の動作について考察する場合には、等価回路を図2
2のように表すことができる。すなわち、ダイオードD
1 のアノードに電圧(整流回路DBの出力電圧)Vgの
電源を接続し、ダイオードD2 のカソードに電圧Vdc
の直流電源を接続し、ダイオードD1 ,D2 の接続点に
コンデンサCinを介して電圧Vaの高周波電圧源を接
続したことになる。ここで、整流回路DBの出力電圧V
gは電圧Vaの1サイクル程度の期間では一定とみなす
ことができ、平滑コンデンサCeの両端電圧Vdcも一
定である。また、放電灯Ldの印加電圧Vaの振幅はV
pとする。
(d)に示す4状態に分けて考えることができる。図2
3(a)は図24に示す期間の動作状態であり、この
期間は図24(b)のように電圧Vaが正のピーク電
圧Vpから低下する期間であって、ダイオードD1 ,D
2 がともにオフでありコンデンサCinは放電しないか
ら(図24(c)にコンデンサCinの充放電電流Ic
を示す)、コンデンサCinの両端電圧Vcは図24
(d)のように一定電圧Vc.minに保たれる。この
電圧Vc.minは、電圧Vaの1サイクル内での最小
値であって、電圧Vdcと電圧Vpとの差に相当する。
期間にはコンデンサCinの両端電圧が一定であるか
ら、電圧Vaの低下とともに図24(a)のようにダイ
オードD1 ,D 2 の接続点の電位Vbも低下する。期間
はダイオードD1 ,D2 の接続点の電位Vbが電圧V
gに等しくなる(Va+Vc.min=Vg)まで継続
する。
が電圧Vgに等しくなる(Va+Vc.min=Vg)
と、図23(b)に示すように、ダイオードD1 がオン
になる期間になり、図24(c)のようにコンデンサ
Cinに充電電流Icが流れる。交流電源ACはインピ
ーダンスが十分に小さいから(電流容量が十分に大きい
から)、図24(a)のようにダイオードD1 ,D2 の
接続点の電位VbはVgに保たれる。つまり、図24
(b)のように電圧Vaが低下すると、コンデンサCi
nの両端電圧Vcは図24(d)のように上昇する。電
圧Vaが負のピーク電圧−Vpに達すると、コンデンサ
Cinへの充電電流Icが停止するから、ダイオードD
1 はオフになり期間は終了する。このとき、コンデン
サCinの両端電圧Vcは電圧Vaの1サイクル内での
最大値Vc.maxになる。
のように負のピーク電圧−Vpから上昇する。この期間
には、図23(c)のようにダイオードD1 ,D2 は
ともにオフであり図24(c)のようにコンデンサCi
nは放電しないから、コンデンサCinの両端電圧Vc
は図24に(d)のように一定に保たれる(このときの
電圧は最大値Vc.maxである)。つまり、電圧Va
の上昇とともにダイオードD1 ,D2 の接続点の電位V
bは図24(a)のように上昇する。期間はダイオー
ドD1 ,D2 の接続点の電位Vbが、電圧Vdcに等し
くなる(Va+Vc.max=Vdc)時点まで継続す
る。
が電圧Vdcに等しくなる(Va+Vc.max=Vd
c)と、図23(d)のように、ダイオードD2 がオン
になる期間になる。この期間では、図24(c)の
ようにコンデンサCinからダイオードD2 を通して放
電電流Icが流れる。ここで、コンデンサC0 はインピ
ーダンスが十分に小さい(容量が十分に大きい)から図
24(a)のようにダイオードD1 ,D2 の接続点の電
位Vbは電圧Vdcに保たれる。つまり、図24(b)
のように電圧Vaが上昇するに従って図24(d)のよ
うにコンデンサCinの両端電圧Vcは低下する。電圧
Vaが正のピーク値Vpに達すると、コンデンサCin
の放電電流Icは停止するから、ダイオードD1 がオフ
になり期間が終了する。期間が終了した時点でコン
デンサCinの両端電圧Vcは電圧Vaの1サイクル内
での最小値Vc.minになり再び期間に戻る。
2 のオンオフに伴って期間〜が繰り返され、期間
には交流電源ACからの入力電流が流れる。したがっ
て、交流電源ACからはスイッチング素子Q1 ,Q2 の
オンオフに伴って高周波的に電流を流すことができ、交
流電源ACと整流回路DBとの間に高周波阻止フィルタ
を設けておけば、交流電源ACから入力電流を連続的に
流すことが可能になって入力電流歪の増加を抑制するこ
とができる。また、上述の動作説明から容易にわかるよ
うに、入力電圧Vgの大きさによって、上述した各期間
〜の時間長が変化する。たとえば、入力電圧Vgが
ピーク値である期間(つまりVg=Vdcの期間)には
期間は生じないから、期間は電圧Vaの各半サ
イクルに相当する期間になり、期間の時間長が最大
になる。このように、入力電圧Vgの絶対値にほぼ比例
して入力電流が流れるから、入力力率を高力率に維持す
ることができる。なお、上記説明ではダイオードD1 ,
D2 の順方向電圧降下は無視している。また、図23に
おける抵抗Rは図21におけるインバータ回路および共
振回路に相当する。
タ回路の負荷としての共振回路の動作について考察す
る。期間ではダイオードD1 ,D2 がともにオフで
あるから、インバータ回路の負荷にはコンデンサCin
が含まれず、図25(a)のような等価回路になる。こ
こで、コンデンサCcは共振回路の共振周波数に関与し
ない程度に十分に大きく設定されているから、共振周波
数はインダクタLrsとコンデンサCrsとによって決
定される。一方、期間ではダイオードD1 ,D2 の
一方がオンになるから、コンデンサCinも共振に関与
し、図25(b)のような等価回路になる。つまり、共
振周波数はコンデンサCrs,Cinの並列合成容量と
インダクタLrsとによって決定される。このように、
電圧Vaの変化の1サイクルの間に共振回路の構成(以
下では共振モードという)が変化し、しかも上述のよう
に各期間〜の時間長が入力電圧Vgの瞬時値によっ
て変化するから、交流電源ACの電圧波形の1サイクル
内で放電灯Ldに流れるランプ電流の包絡線は入力電圧
Vgの瞬時値に応じて変化する。つまり、ランプ電流の
包絡線に含まれるリップル・波高率が増加し、放電灯L
dの寿命に悪影響を与えたり、光出力が変動してちらつ
きなどが生じることになる。
時におけるランプ電流の波高率を抑制するようにスイッ
チング素子Q1 ,Q2 のオンオフの周波数(動作周波
数)やデューティ比を制御することが考えられている。
ただし、定常点灯時にランプ電流の波高率を小さくする
ように設定しても、調光点灯時における波高率の増加を
抑制することはできない。これは次の理由による。図2
6は上述した期間と期間とにおける各共振モー
ドでの出力ゲインの特性を示す図であって、図中aは調
光状態での期間の特性、bは調光状態での期間
の特性、cは定格点灯時の期間の特性、dは定格点
灯時の期間の特性を示している。ここでは、定格点
灯時における期間の特性dと期間の特性cとの
交点付近の周波数f0 をスイッチング素子Q1 ,Q2 の
動作周波数として設定して放電灯Ldを定常点灯させ
る。このような設定によって、共振モードの変化による
出力電流の変化が防止できるから、定常点灯時における
ランプ電流のリップルの増加を抑制することができる。
圧に応じてスイッチング素子Q1 ,Q2 の動作周波数を
変化させるように制御(動作周波数を変化させる制御を
周波数制御という)することも考えられている。周波数
制御の際の制御信号の周波数の変化の幅(これを制御信
号の変調幅という)は入力電圧の振幅に依存しており、
入力電圧の振幅はほぼ一定であるから、変調幅もほぼ一
定になる。上述のように共振回路を設定するとともにス
イッチング素子Q1 ,Q2 を入力電圧に応じて周波数制
御すれば、定常点灯におけるランプ電流のリップルを低
減し波高率を小さくすることができる。
周波数を変化させる周波数制御によって調光制御を行な
う場合について考察する。たとえば、動作周波数を定常
点灯時よりも高周波側である周波数f1 に設定して調光
制御を行なうと、調光状態では期間の出力ゲイン
(図に□で示す)と、期間の出力ゲイン(図に■で
示す)との差が大きくなり、入力電圧のゼロクロス点付
近とピーク点付近とでの出力電流の差が大きくなる。ま
た、入力電圧に応じた周波数制御を併用するとしても、
調光度によらず変調幅がほぼ一定であるから、出力電流
の波高率はあまり改善されず、調光点灯を行なうと放電
灯Ldの寿命に悪影響を与えることになる。
周波数ではなくデューティ比を制御することにより調光
する場合もある(この制御をデューティ制御という)。
デューティ制御では、スイッチング素子Q1 ,Q2 のオ
ン期間の比率を調節する。このとき動作周波数は一定で
あるが、放電灯Ldの等価インピーダンスは変化するか
ら、期間の出力ゲイン(図に△で示す)と、期間
の出力ゲイン(図に▲で示す)との差が大きくなり、
結局、入力電圧のゼロクロス点付近とピーク点付近とで
の出力電流の差が大きくなる。この場合も入力電圧に応
じた周波数制御を併用することができるが、調光度によ
らず変調幅がほぼ一定であるから、出力電流の波高率は
あまり改善されず、周波数制御による調光制御の場合と
同様に放電灯Ldの寿命に悪影響を与えることになる。
採用するかデューティ制御を採用するかにかかわらず、
調光時にはランプ電流のリップルが増加し波高率が大き
くなるから、調光制御を行なうと放電灯Ldの寿命に悪
影響を与える。
等価インピーダンスが変化し、低温時には等価インピー
ダンスが大きくなることが知られている。また、ランプ
電流が比較的少ない調光時には出力が同じ状態でも等価
インピーダンスが大きくなる。等価インピーダンスが大
きくなると、スイッチング素子Q1 ,Q2 のオンオフの
1サイクル内での2つの共振モードのゲインの差が一層
大きくなるから、放電灯Ldに流れる電流の低周波リッ
プルがさらに増加することになる。つまり、周囲温度が
低い状態で調光すると放電が不安定になり、ちらつき、
移動縞、立ち消えなど照明に適していない現象が生じや
すくなる。このように調光制御を行なうと放電灯Ldの
寿命に悪影響があり、しかも低温時にはちらつきなどの
現象が生じやすくなる。
図21に示した構成では放電灯LdとコンデンサCrs
との一端を整流回路DBの直流出力端の負極に接続して
いたが、この構成ではダイオードD1 ,D2 の接続点に
接続している。また、コンデンサCinに代えてダイオ
ードD2 にコンデンサCimを並列接続することによっ
て、入力電流歪の増加を抑制し入力力率を高力率に保つ
ようにしてある。この回路を図21に対する図22の等
価回路と同様な等価回路で示すと図28のように表すこ
とができる。この等価回路ではインバータ回路を振幅が
ほぼ一定の電流Iaを出力する高周波電流源とみなして
いる。
と同様に動作を4状態に分けることができ、高周波電流
源から出力される電流Iaの1サイクルの間でダイオー
ドD 1 が導通する期間が最大になるのは、電源Vgのピ
ーク時つまりVg=Vdcになるときであって、スイッ
チング素子Q1 ,Q2 のオンオフの半サイクルの期間に
なる。
D1 ,D2 がともにオフである期間には共振回路がLr
sとコンデンサCrsとコンデンサCimとの直列回路
になり、ダイオードD2 がオンになればコンデンサCi
mが短絡されるから、共振回路はLrsとコンデンサC
rsとにより構成されることになる。結局、図21に示
した構成と同様にスイッチング素子Q1 ,Q2 の1サイ
クルの間に2つの共振モードがあるから、図21の構成
と同様の問題を生じる。つまり、放電灯Ldのランプ電
流の包絡線が入力電圧Vgに応じて変化し、ランプ電流
の包絡線のリップルが増加し波高率が大きくなって放電
灯Ldの寿命に悪影響を与える。
子Q1 ,Q2 の動作周波数を制御することによりランプ
電流の波高率を低減することも考えられている(米国特
許第5404082号、米国特許第5410221
号)。つまり、入力電圧、出力電流、出力電圧などを検
出し、出力電流であるランプ電流の波高率を低減させる
ように周波数制御を行なうのである。しかしながら、こ
れらの構成も調光点灯時にはリップルが増加し波高率が
大きくなるという問題がある。
載のものは入力電圧を検出して周波数制御するものであ
って、図26を用いて説明したように、調光度に応じて
リップルや波高率が変化する。
れたものは、放電灯Ldへの出力を検出してランプ電流
の波高率を低減するように周波数制御するものである。
この構成ではランプ電流の変動幅とスイッチング素子Q
1 ,Q2 の動作周波数の変調幅とが一定の比率になるよ
うに設定されている。
Ldを調光点灯させたとすると、ランプ電流のリップル
が大きくなるのに対して、ランプ電流の絶対値が小さい
からリップルを除去することができる程度に制御信号の
変調幅を広くとることができなくなり、結局、調光点灯
時にはランプ電流のリップルを除去する効果が不十分に
なり波高率が比較的大きくなる。つまり、放電等Ldの
ランプ寿命に悪影響を与え、光出力が変動するなどの問
題が生じる。
されている(Wei Chen, Fred C. Lee and Tokushi Yama
uchi, “An Improved “Charge Pump ”Electronic Bal
lastwith Low THD and Low Creset Factor ”,IEEE APE
C '96 Conference Procedings, pp.622-627, 1996)。
この構成では、商用電源のような交流電源ACを全波整
流するダイオードブリッジよりなる整流回路DBを備
え、整流回路DBの直流出力端間にダイオードD2 を介
して平滑コンデンサCeが接続される。平滑コンデンサ
Ceの両端間には一対のスイッチング素子Q1 ,Q2 の
直列回路が接続される。平滑コンデンサCeの負極側に
接続されたスイッチング素子Q2 の両端間にはインダク
タLrsとコンデンサCrsとの直列回路が接続され、
コンデンサCrsの両端間には直流カット用のコンデン
サCcを介してインダクタL2 とコンデンサC2 との直
列回路が接続され、コンデンサC2 の両端間に放電灯L
dが接続される。インダクタLrsにおけるコンデンサ
Crs側の一端とダイオードD2 のアノードとの間には
コンデンサCinが接続される。さらに、インダクタL
rsにおけるコンデンサCrs側の一端とダイオードD
2 のカソードとの間にはダイオードDc1 が接続され
る。このダイオードDc1 はダイオードD2 とカソード
が共通に接続される。また、コンデンサCrsには整流
回路DBの直流出力端の負極にアノードを接続したダイ
オードDc2 が並列接続される。この構成によって、イ
ンダクタLrsとコンデンサCrsとからなる共振回路
と、インダクタL2 とコンデンサC2 とからなる共振回
路との2段の共振回路を持つ構成になる。
や始動期間)に平滑コンデンサCeの両端電圧Vdcが
上昇するのを防止して構成部品への電圧ストレスを防止
するものである。また、ダイオードDc1 ,Dc2 を設
けることによって波高率の増加を抑制している。これら
のダイオードDc1 ,Dc2 は、コンデンサCrsの両
端電圧のピーク−ピーク電圧を平滑コンデンサCeの両
端電圧Vdcにクランプしており、コンデンサCrsの
両端電圧は一定値でクランプされる。このことにより、
インダクタL2 とコンデンサC2 とからなる共振回路へ
の入力電圧が一定振幅になるから、放電灯Ldに供給さ
れる電流の包絡線はリップルが比較的少なく波高率が小
さくなる。また、コンデンサCrsの両端電圧のピーク
−ピーク電圧は平滑コンデンサCeの両端電圧Vdcに
制限されるから、コンデンサCinに印加される電圧の
包絡線は入力電圧に従う正弦波状となり、交流電源AC
からの入力電流の歪を少なくすることができる。図30
はダイオードDc1 ,Dc 2 を用いない場合を示し、
(a)はコンデンサCrsの両端電圧、(b)はコンデ
ンサCinの両端電圧を示している。また、図31はダ
イオードDc1 ,Dc 2 を用いた場合を示し、(a)は
コンデンサCrsの両端電圧、(b)はコンデンサCi
nの両端電圧を示している。両図中においてVdcは平
滑コンデンサCeの両端電圧、Vgは整流回路DBの出
力電圧を示す。
は、スイッチング素子Q1 ,Q2 の制御によらずにラン
プ電流の波高率の増加を抑制することができるが、デュ
ーティ制御により調光を行なうと次のような問題が生じ
る。ここで、デューティ制御では、両スイッチング素子
Q1 ,Q2 のオン期間を1:1(デューティ比が50
%)にした状態が定常点灯状態であり、スイッチング素
子Q1 ,Q2 のオン期間の比率を変えることにより調光
することができる。たとえば、動作周波数を変えずにス
イッチング素子Q1 ,Q2 のオン期間を7:3に設定す
れば、コンデンサCrsの両端電圧の振幅が小さくなる
からコンデンサCinを通して交流電源ACから流れ込
む電流が減少する。つまり、交流電源ACからの入力電
力と放電灯Ldへの出力電力とがともに減少して平滑コ
ンデンサCeの両端電圧Vdcはほぼ一定に保たれる。
rsの両端電圧が減少するのに対して、平滑コンデンサ
Ceの両端電圧Vdcが一定に保たれるから、コンデン
サCrsの両端電圧はクランプされないことになる。つ
まり、コンデンサCrsの両端電圧がクランプされない
から、インダクタL2 とコンデンサC2 とからなる共振
回路への入力電圧であるコンデンサCrsの両端電圧の
波高値が大きくなり、結果的に放電灯Ldへのランプ電
流の波高率が増加することになる。
るために、図32に示すように、ランプ電流を検出する
変流器よりなる電流検出部SIを設け、検出したランプ
電流に応じてスイッチング素子Q1 ,Q2 の動作周波数
を制御することが考えられる。つまり、電流検出部SI
で検出したランプ電流を抵抗Rdにより電圧に変換し、
抵抗RlとダイオードDaとコンデンサCdとからなる
遅延回路によりランプ電流の包絡線のリップルを抽出し
て、フィードバック回路FBに設けた誤差増幅器Amp
で基準電圧Vrefと比較し、前記リップルと基準電圧
Vrefとの誤差を制御回路CNに与え、制御回路CN
から出力される制御信号の周波数を上記誤差が小さくな
る方向に変化させるものである。この構成によって、放
電灯Ldの定格点灯時にはランプ電流の波高率を低減す
ることができる。つまり、電流検出部SIと抵抗Rdと
遅延回路とにより検出部が構成される。
CNに対して外部から調光信号Dimを与えて調光制御
を行なおうとすると、ランプ電流の波高率が増大すると
いう問題が生じる。これは、放電灯Ldを調光点灯させ
るとランプ電流が減少し、フィードバック回路FBに入
力される電流が減少するからであって、上述したように
調光時にはダイオードDc1 ,Dc2 によるコンデンサ
Crsの両端電圧のクランプがあまり有効ではなく、ラ
ンプ電流が比較的大きく変動するにもかかわらず、フィ
ードバック回路FBの出力値が小さいことによってラン
プ電流の変動に対する制御信号の変調幅を規定の範囲で
確保することができず、結局、調光時にはランプ電流の
波高率を低減する効果を十分に得ることができないとい
う問題が生じる。
ように、インバータ回路の出力側と平滑コンデンサCe
への充電経路との間にコンデンサCin,Cimを挿入
した形式の放電灯点灯装置をチャージポンプ型と総称し
ている。この種のチャージポンプ型の放電灯点灯装置で
は、ランプ電流のリップルを減少させ波高率を低減する
ための各種構成を採用しても、上述したように、調光点
灯時にはランプ電流のリップルが増大し波高率が大きく
なるという問題が生じてしまうのが現状である。また、
上述のように周囲温度が低い場合にもランプ電流の変動
が大きくなってちらつきなどが発生するという問題もあ
る。
あり、その目的は、チャージポンプ型の放電灯点灯装置
において調光制御を行なう場合や周囲温度が低い場合で
もランプ電流の包絡線のリップルの増加を抑制し波高率
の増大を抑制することができるようにすることにある。
電源を整流する整流回路と、整流回路の出力を平滑化す
る平滑コンデンサと、高周波でオンオフされるスイッチ
ング素子を用いて平滑コンデンサの両端電圧を高周波電
力に変換するインバータ回路と、共振回路と放電灯とを
含みインバータ回路の出力を共振回路を通して放電灯に
与える負荷回路と、前記共振回路の一端に接続され共振
回路に生じる高周波電圧または高周波電流の瞬時値の変
化に応じて整流回路の出力端の電位を変化させるコンデ
ンサと、前記スイッチング素子をオンオフさせるための
制御信号を生成する制御手段とを備え、前記スイッチン
グ素子の動作の1サイクル内で共振回路に前記コンデン
サを含む共振モードと前記コンデンサを含まない共振モ
ードとが生じるとともに、交流電源の電圧の瞬時値に応
じて各共振モードの生じる時間長の比率が変化する放電
灯点灯装置において、前記放電灯に流れるランプ電流の
包絡線のリップルを低減するように前記制御信号を変調
して前記スイッチング素子のオンオフのタイミングを制
御手段に許容されている範囲内で変化させる変調信号を
生成するリップル低減手段と、前記リップルを増加させ
る外的条件に呼応した条件信号を発生する条件信号発生
手段とを具備し、前記リップル低減手段は前記条件信号
に基づいて前記変調信号を補正することにより外的条件
の変化による前記リップルの増加を抑制するように前記
スイッチング素子のオンオフのタイミングを制御手段に
許容されている範囲内で変化させる手段を含むものであ
る。この構成によれば、放電灯のランプ電流の包絡線の
リップルを増加させるように外的条件が変化すれば、そ
の外的条件の変化に応じてインバータ回路を構成するス
イッチング素子のオンオフのタイミングを変化させるこ
とが可能になり、結果的にランプ電流のリップルの増加
を抑制し波高率の増大を抑制することができる。なお、
ランプ電流の包絡線のリップルを増加させる外的条件と
は、調光制御のように放電灯の光出力を変化させること
や周囲温度が変化することを意味する。
て、条件信号発生手段は条件信号として調光信号を発生
する調光手段としたものである。この構成によれば、調
光点灯時にランプ電流が減少してもリップル低減手段で
は調光信号に基づいて調光度に応じた調節範囲が得られ
るように変調信号を生成するから、調光制御時に調光度
に応じたランプ電流を保つことができる。
2の発明において、前記条件信号発生手段を周囲温度を
検出する温度センサとしたものである。この構成では、
周囲温度が低くランプ電流が変動しやすい場合でも、周
囲温度に応じた調節範囲が得られるようにリップル低減
手段で変調信号を生成することにより、周囲温度が低い
ときでもランプ電流のリップルの増加を抑制し波高率を
小さくすることができる。
て、リップル低減手段が電源入力と負荷出力との少なく
とも一方を検出する検出部を備えるとともに検出部での
入出力倍率を前記条件信号に基づいて変化させるもので
ある。
て、前記検出部が、ランプ電流、ランプ電圧、ランプ電
力、共振回路電流の少なくとも1つを負荷出力として検
出するものである。
て、前記検出部が、入力電流、入力電圧、整流回路出力
電圧の少なくとも1つを電源入力として検出するもので
ある。
て、リップル低減手段がランプ電流の検出値と基準値と
の誤差を増幅する誤差増幅器を備えるとともに、条件信
号を受けて誤差増幅器の増幅率を変化させるものであ
る。
て、リップル低減手段がランプ電流の検出値と基準値と
の誤差を増幅する誤差増幅器を備えるとともに、条件信
号を受けて基準値を変化させるものである。
8の発明において、放電灯を蛍光灯としたものである。
実施態様である。
9に示した従来構成を調光制御に適した構成となるよう
に改良したものである。この回路は、従来構成として説
明したように、商用電源のような交流電源ACを全波整
流するダイオードブリッジよりなる整流回路DBを備
え、整流回路DBの直流出力端間にダイオードD2 を介
して平滑コンデンサCeが接続される。平滑コンデンサ
Ceの両端間には一対のスイッチング素子Q1 ,Q2 の
直列回路が接続される。各スイッチング素子Q1 ,Q2
はMOSFETよりなる。平滑コンデンサCeの負極側
に接続されたスイッチング素子Q2 の両端間にはインダ
クタLrsとコンデンサCrsとの直列回路が接続さ
れ、コンデンサCrsの両端間には直流カット用のコン
デンサCcを介してインダクタL2 とコンデンサC2 と
の直列回路が接続され、コンデンサC2の両端間に放電
灯Ldが接続される。インダクタLrsにおけるコンデ
ンサCrs側の一端とダイオードD2 のアノードとの間
にはコンデンサCinが接続される。さらに、インダク
タLrsにおけるコンデンサCrs側の一端とダイオー
ドD2 のカソードとの間にはダイオードDc1 が接続さ
れる。このダイオードDc 1 はダイオードD2 とカソー
ドが共通に接続される。また、コンデンサCrsには整
流回路DBの直流出力端の負極にアノードを接続したダ
イオードDc2 が並列接続される。放電灯Ldは蛍光
灯、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなど
のいずれでもよいが、以下では基本的に蛍光灯を想定し
ている。
は電流検出部SIにより検出され、この電流値はフィー
ドバック回路FBを通して制御回路CNにフィードバッ
クされる。制御回路CNはスイッチング素子Q1 ,Q2
を交互にオンオフさせる制御信号を生成する回路であっ
て、オンオフの動作周波数を決定する矩形波の基準信号
を発生する発振回路と、基準信号から所定のオンデュー
ティのデューティ信号を生成する信号生成回路と、デュ
ーティ信号のオン期間を一方のスイッチング素子Q2 ま
たはQ1 のオン期間とし、デューティ信号のオフ期間を
他方のスイッチング素子Q1 またはQ2 のオン期間とす
るように各スイッチング素子Q1 ,Q2を交互にオンオ
フさせる制御信号を生成する駆動回路とを備える。した
がって、発振回路の出力周波数を変更すればスイッチン
グ素子Q1 ,Q2 のオンオフの動作周波数を調節するこ
とができ、信号生成回路でオンデューティを変更すれば
各スイッチング素子Q1 ,Q2 のオン期間の比率(以下
ではオンデューティ比という)を調節することができ
る。また、デッドオフタイム(スイッチング素子Q1,
Q2 のオンオフの切換時に両スイッチング素子Q1 ,Q
2 を同時にオフに保つ期間)を調節する機能を持つよう
に制御回路CNを構成することも可能である。デッドオ
フタイムを変更する場合には、各スイッチング素子
Q1 ,Q2 のオン期間とデッドオフタイムとの加算値同
士の比率がオンデューティ比になる。動作周波数とオン
デューティ比とデッドオフタイムとは独立して制御する
ことができる。
Iで検出した放電灯Ldのランプ電流の包絡線のうちの
リップルを抽出するとともに、抽出したリップルとあら
かじめ設定した基準値との誤差を求める。つまり、フィ
ードバック回路FBと制御回路CNとによってランプ電
流の変動を抑制するようにフィードバック制御を行なう
のであって、これらによりリップル低減手段が構成され
る。
するものであり、制御回路CNは条件信号発生手段とし
ての調光手段から直流電圧信号である調光信号Dimを
受けて制御回路CNから出力される制御信号の周波数、
デューティ比、デッドオフタイムの少なくとも1つを制
御するようになっている。ここまでの構成は図32に示
した従来構成と同様である。
CNに入力するだけではなく、調光信号Dimで指示さ
れた調光度に応じて電流検出部SIでの検出値の変動範
囲を変化させる合成回路MXにも与えている点が従来構
成とは異なっている。合成回路MXは、調光信号Dim
により指示される調光度が深いほど(つまり、ランプ電
流を小さくするするほど)、合成回路MXから出力され
る信号値の振幅が大きくなるように構成されている。つ
まり、調光度が深いほど制御信号の変化の幅(変調幅)
が広くなるように調光度と変調幅とを連動させる。これ
により、出力電流の波高率が大幅に低減される。
I、フィードバック回路FB、合成回路MXの一例を具
体的に示すと図2のような構成になる。電流検出部SI
は変流器を用いて構成されており、合成回路MXは電流
検出部SIの出力電流を電圧に変換する抵抗Rdにコレ
クタ−エミッタが並列接続されたトランジスタQcを備
える。トランジスタQcのベースには抵抗Rbを介して
電圧信号である調光信号Dimが入力され、調光信号D
imのレベルが変化すればトランジスタQcの導通度
(つまり、コレクタ−エミッタ間の等価抵抗)が変化
し、抵抗Rdの両端電圧を変化させる。つまり、調光信
号Dimの信号値が大きいほど(電圧が高いほど)トラ
ンジスタQcの等価抵抗が小さくなるから、抵抗Rdの
両端電圧が低下するのである。調光信号Dimは調光度
が深いほど電圧値を小さくするように設定されており、
調光度が深いとトランジスタQcの等価抵抗が増大して
抵抗Rdの両端電圧の振幅が大きくなる。このようにし
て、電流検出部SIで検出した電流を電圧に変換する際
の変換倍率(つまり入出力倍率)を調光信号に応じて変
化させる。
電圧に変換する上記抵抗Rd、および抵抗Rlとダイオ
ードDaとコンデンサCdとからなる遅延回路を備え、
誤差増幅器Ampによって遅延回路の出力電圧と基準電
圧Vrefとの差を取り出すように構成されている。つ
まり、抵抗RlとコンデンサCdとは、スイッチング素
子Q1 ,Q2 の動作周波数程度の高周波は阻止し交流電
源ACの電源周波数程度の低周波は通過させるように設
計され、放電灯Ldのランプ電流のうち低周波リップル
を含んだ直流電圧信号を抽出して誤差増幅器Ampに入
力する。
御信号のオンデューティ比を決定し、遅延回路から誤差
増幅器Ampへの入力電圧が高いときには放電灯Ldの
ランプ電流を小さくし、誤差増幅器Ampへの入力電圧
が低いときには放電灯Ldのランプ電流を大きくするよ
うにスイッチング素子Q1 ,Q2 の動作周波数を変化さ
せる。つまり、誤差増幅器Ampの出力であるフィード
バック回路FBの出力電圧により動作周波数を変調す
る。このような制御によって、放電灯Ldに流れる電流
はほぼ一定になり波高率が低減される。なお、調光信号
Dimとフィードバック回路FBの出力とによって制御
する対象は、スイッチング素子Q1 ,Q2の動作周波数
とデューティ比とデッドオフタイムとの少なくとも1つ
の要素であればよい。
ンプ電流の波高率を十分に小さくすることができる場合
でも、調光制御の際には従来例でも説明したように、上
述の動作のみでは放電灯Ldに流れる電流の波高率を十
分に小さくするのが難しいから、出力電流の波高率をさ
らに小さくすることができるようにしなければならな
い。そこで、上述のように合成回路MXを設けて抵抗R
dにトランジスタQcのコレクタ−エミッタを並列接続
してある。
Dimの電圧値は低くなるから、トランジスタQcのベ
ース電流が減少し、トランジスタQcのコレクタ−エミ
ッタ間の等価抵抗が増加して、誤差増幅器Ampへの入
力電圧の振幅が大きくなる。つまり誤差増幅器Ampの
出力振幅が大きくなる。このことによって、調光時にお
ける制御信号の変調幅を規定範囲内に収めることがで
き、調光時の出力電流の波高率を大幅に低減することが
可能になる。
にトランジスタQcを用いたが、放電灯Ldに流れる電
流の検出値の増幅度を調光度に応じて調節することがで
きる構成であれば同様の効果を得ることができる。また
ランプ電流を変流器により検出しダイオードDaにより
半波整流する構成としたが、ダイオードDaに代えて全
波整流回路を用いれば、コンデンサCdの両端電圧の高
周波リップルをより少なくすることができる。制御回路
CNを構成する発振回路は外部から与えられる制御電圧
により出力周波数を変化させるVCOを用いるように
し、誤差増幅器Ampの出力により出力周波数を制御し
てもよい。
Xを用いていない場合には、放電灯Ldのランプ電流は
図3(a)のように包絡線成分に低周波リップルを含
み、電流検出部SIの出力は図3(b)のようになる。
これに対して、上述の構成を採用すれば、定格点灯時に
対して調光時には合成回路MXにより低周波リップルの
振幅が大きくなるから、図3(c)(図3(c)は
合成回路MXを用いていない場合を示す)のように低周
波リップルが強調され、結果的に図3(d)のように放
電灯Ldのランプ電流の包絡線をほぼ一定に保つことが
可能になる。このようにランプ電流のリップルが大幅に
減少し波高率が大幅に低減されるから、ランプ寿命の向
上につながるのである。
ように、調光信号DimをツェナーダイオードZDを介
してMOSFETよりなるスイッチ素子Q3 のゲートに
印加し、スイッチ素子Q3 の両端間には、抵抗R3 と直
流電源Vccとの直列回路を接続するとともに、フォト
カプラOCの発光素子を接続してある。したがって、ス
イッチ素子Q 3 がオンのときにはフォトカプラOCの発
光素子は消灯し、スイッチ素子Q3 がオフになればフォ
トカプラOCの発光素子が点灯する。スイッチ素子Q3
のゲートにはツェナーダイオードZDを介して調光信号
Dimが印加されるから、調光度が所定の深さになれば
ツェナーダイオードZDがオフになってスイッチ素子Q
3 がオフになり、このときフォトカプラOCの発光素子
が点灯する。
と直流電源Vcc’とが直列接続される。さらに、フォ
トカプラOCの受光素子はMOSFETよりなる2個の
スイッチ素子Q4 ,Q5 を制御しており、両スイッチ素
子Q4 ,Q5 は抵抗Rg’とともに直列接続され、スイ
ッチ素子Q4 ,Q5 と抵抗Rg’との直列回路は誤差増
幅器Ampの増幅率を決定する抵抗Rgと並列接続され
ている。したがって、スイッチ素子Q4 ,Q5 がオンに
なれば、抵抗Rgと抵抗Rg’とが並列接続されて合成
抵抗が小さくなり増幅率が小さくなる。スイッチ素子Q
4 ,Q5 がオンになるのは、フォトカプラOCの受光素
子がオフのときであって、受光素子がオフになるのはス
イッチ素子Q3 がオンのときである。つまり、調光度が
浅いときには誤差増幅器Ampの増幅率は小さく、調光
度が所定値以上に深くなると誤差増幅器Ampの増幅率
が大きくなる。
放電灯Ldのランプ電流の包絡線の低周波リップルが増
加しようとするときには誤差増幅器Ampの増幅度を大
きくすることで変調幅を大きくすることができ、実施形
態1と同様に、放電灯Ldのランプ電流の包絡線の低周
波リップルを調光時においても低減することができる。
なお、本実施形態では1個のツェナーダイオードZDを
用いて調光レベルを2領域に分割し、各領域で誤差増幅
器Ampの増幅度を2段階に切り換えているが、さらに
多段階に増幅度を切り換える構成も容易に実現すること
ができる。他の構成および動作は実施形態1と同様であ
る。
ように、誤差増幅器Ampにおける基準電圧Vrefを
変化させることによって、実施形態1と同様の機能を実
現しようとするものである。すなわち、基準電圧Vre
fを与える基準電源Vccに基準抵抗Rrefを直列接
続し、トランジスタQrefのコレクタ−エミッタ間に
基準電源Vccと基準抵抗Rrefとの直列回路を接続
してある。トランジスタQrefのベースには抵抗R
b’を通して調光信号Dimが入力されており、電圧信
号である調光信号Dimの信号値が変化すればトランジ
スタQrefの導通度が変化するようになっている。ト
ランジスタQrefの導通度が変化すればトランジスタ
Qrefのコレクタ−エミッタ間の等価抵抗が変化する
から、調光度に応じて誤差増幅器Ampの出力の変化幅
つまり変調幅を調節することができる。つまり、調光度
が深くなるとトランジスタQrefに流れるベース電流
が増加するから、コレクタ−エミッタ間の電位が低下
し、誤差増幅器Ampに入力されている基準電圧Vre
fが低下する。
い場合であって、基準電圧Vrefが比較的高く、誤差
増幅器Ampに入力されるコンデンサCdの両端電圧
(実線)との関係が図6(a)のような関係であるもの
とする。誤差増幅器Ampの出力電圧はコンデンサCd
の両端電圧を反転して基準電圧Vref分のオフセット
電圧を与えた形になるから、たとえば図6(a)の二点
鎖線のようになる。一方、トランジスタQrefを用い
ることにより調光信号Dimの調光度を深くしたときに
基準電圧Vrefを引き下げるようにした場合には、図
6(b)のように誤差増幅器Ampの出力が小さくな
る。つまり、誤差増幅器Ampの出力電圧について、図
6(a)に示す場合の直流成分をaとし、図6(b)に
示す場合の直流成分をa’とし、リップルの変動幅(制
御信号の変調幅に相当する)をAとすれば、A/a<A
/a’になる。このように、基準電圧Vrefを調光信
号Dimに連動させて変化させることによって、誤差増
幅器Ampの出力に含まれるリップルの割合を大きくす
ることができ、結果的に誤差増幅器Ampの出力におけ
るリップルを増幅したことになる。このことにより、調
光度が深い状態でもランプ電流の包絡線の低周波リップ
ルを低減することができる。他の構成および動作は実施
形態1と同様である。
ように、誤差増幅器Ampの基準電圧を調光信号Dim
で与えるようにしたものである。この構成では、調光信
号Dimの信号値が最小のときに放電灯Ldへの出力電
流が最小になり、調光信号Dimの信号値が最大のとき
に放電灯Ldへの出力電流が最大になるように設定して
ある。調光度が深くなれば調光信号Dimの信号値が大
きくなるから、実施形態3と同様に機能することにな
る。この構成は、制御回路CNに調光信号を入力する必
要がなく、簡単な回路構成ながら調光制御と調光度に応
じた波高値の制御とが同時に達成できる。
低周波リップルを検出する構成として放電灯Ldのラン
プ電流を変流器で検出する構成を示したが、放電灯Ld
の両端電圧や放電灯Ldが接続されている共振回路の共
振電流(インダクタL2 を流れる電流)、あるいはスイ
ッチング素子Q1 ,Q2 に流れ込む電流などを検出する
ようにしても同様の動作が可能である。
ように、整流回路DBへの入力電圧ないし入力電流に基
づいてスイッチング素子Q1 ,Q2 の動作をフィードフ
ォワード制御するものである。この種の放電灯点灯装置
の動作を大別すると、図9(b)のような入力電圧(整
流回路DBの出力電圧)に対して、図9(a)のように
放電灯Ldに流れる電流の増減が入力電圧の増減とは反
対になる傾向のものと、図10(b)のような入力電圧
に対して、図10(a)のように放電灯Ldに流れる電
流の増減が入力電流の増減に対応する傾向のものとがあ
る。
電灯Ldに流れる電流の包絡線に低周波リップルが含ま
れるから、放電灯Ldの光出力が変動してちらつきの原
因になるとともに、波高率が大きいことによって放電灯
Ldの寿命が短くなるなどの悪影響が生じる。本実施形
態は上述のようにフィードフォワード制御によって放電
灯Ldのランプ電流の波高値を小さくするものである。
印加される入力電圧を検出する検出部としての電圧検出
部SVと、電圧検出部SVで検出した電圧と調光信号D
imとを合成する合成回路MX’と、合成回路MX’の
出力を受けて制御回路CNに入力するフィードフォワー
ド回路FFとを備えている。スイッチング素子Q1 ,Q
2 のデューティ比(=スイッチング素子Q1 のオン期間
/1周期)は50%を上限値に設定し、フィードフォワ
ード回路FFの出力信号の信号値の増減に応じてデュー
ティ比が増減する制御信号が制御回路CNで生成され
る。したがって、フィードフォワード制御によって入力
電源の変動に対するランプ電流の変動が低減されること
になる。このようにフィードフォワード回路FFと制御
回路CNとによりリップル低減手段が構成される。ただ
し、調光時にはランプ電流の変動が大きくなるから、調
節範囲設定手段としての合成回路MX’において電圧検
出部SVで検出した電圧と調光信号Dimとを合成し、
調光信号Dimにより指示された調光度が深いほど大き
な合成信号が出力されるように合成回路MX’を構成し
ておく(実施形態1ないし実施形態4の合成回路MXと
同様の構成を採用すればよい)。このような構成によっ
て、調光度が深くなると変調幅が広がり波高率が大幅に
改善されるのである。
(a)のような電流が放電灯Ldに流れる場合におい
て、従来構成では整流回路DBへの入力電圧が図9
(b)、図10(b)のようになっていたのに対して、
本発明ではフィードフォワード回路FFの出力が図9
(c)、図10(c)のようになるから、制御回路CN
に比較的大きな変調幅を持つ信号を入力することができ
る。その結果、図9(d)、図10(d)のように
それぞれ同図にとして示した合成回路MX’の存在し
ない場合の構成に比較して出力電流を大きく変化させる
ことができ、図9(e)、図10(e)のように放電灯
Ldに流れる電流をほぼ一定に保つことが可能になる。
他の構成および動作は実施形態1と同様である。(実施
形態6)本実施形態は、図11に示すように、図21に
示した従来構成に実施形態1で説明したフィードバック
回路FBと合成回路MXと電流検出部SIとを付加した
ものである。この構成では、放電灯Ldに流れる電流の
振幅を一定に保つようにスイッチング素子Q1 ,Q2 を
十分に制御することができるから、調光時においても波
高率が増大するのを防止することができる。他の構成お
よび動作は実施形態1と同様である。
すように、実施形態6と同構成のインバータ回路を用
い、フィードバック回路FBと合成回路MXと電流検出
部SIとに代えて入力電圧検出部SVと合成回路MX’
とフィードフォワード回路FFとを付加したものであ
る。この構成でも調光時の波高率の増加を抑制すること
ができる。他の構成および動作は実施形態5と同様であ
る。
すように、図27に示した従来構成に実施形態1で説明
したフィードバック回路FBと合成回路MXと電流検出
部SIとを付加したものである。この構成では、放電灯
Ldに流れる電流の振幅を一定に保つようにスイッチン
グ素子Q1 ,Q2 を十分に制御することができるから、
調光時においても波高率が増大するのを防止することが
できる。他の構成および動作は実施形態1と同様であ
る。
すように、実施形態8と同構成のインバータ回路を用
い、フィードバック回路FBと合成回路MXと電流検出
部SIとに代えて入力電圧検出部SVと合成回路MX’
とフィードフォワード回路FFとを付加したものであ
る。この構成でも調光時の波高率の増加を抑制すること
ができる。他の構成および動作は実施形態5と同様であ
る。
示すように、整流回路DBの直流出力端間にダイオード
D1 を介してコンデンサCikを接続し、平滑コンデン
サCeの両端間に一対のスイッチング素子Q1 ,Q2 の
直列回路を接続し、ダイオードD1 のアノードとスイッ
チング素子Q1 ,Q2 同士の接続点との間にトランスT
1 の1次巻線とインダクタLrsとの直列回路を接続し
てある。平滑コンデンサCeの負極は整流回路DBの直
流出力端の負極に接続してある。また、トランスT1 の
2次巻線にはコンデンサCrsおよび放電灯Ldを接続
してある。この構成においてもスイッチング素子Q1 ,
Q2 が交互にオンオフされる1サイクルの間に放電灯L
dに電力を供給するための共振回路が共振周波数を変化
させる動作になる。また、コンデンサCikを設けてい
ることによって入力電流歪の増加を抑制し入力力率を高
力率に保つよう作用を有している。
実施形態1で説明したフィードバック回路FBと合成回
路MXと電流検出部SIとを付加してある。この構成で
は、放電灯Ldに流れる電流の振幅を一定に保つように
スイッチング素子Q1 ,Q2を十分に制御ことができる
から、調光時においても波高率が増大するのを防止する
ことができる。他の構成および動作は実施形態1と同様
である。 (実施形態11)本実施形態は、図16に示すように、
実施形態10と同構成のインバータ回路を用い、フィー
ドバック回路FBと合成回路MXと電流検出部SIとに
代えて入力電圧検出部SVと合成回路MX’とフィード
フォワード回路FFとを付加したものである。この構成
でも調光時の波高率の増加を抑制することができる。他
の構成および動作は実施形態5と同様である。
応じてインピーダンスが変化することが知られている。
とくに、放電灯Ldに流れる電流が比較的少ない調光時
には出力が同じ状態でも等価インピーダンスが大きくな
る。等価インピーダンスが大きくなると、スイッチング
素子Q1 ,Q2 の1サイクル内での2つの共振モードの
ゲインの差が一層大きくなるから、放電灯Ldに流れる
電流の低周波リップルがさらに増加することになる。
放電灯Ldの放電が不安定になり、ちらつき、移動縞、
立ち消えなど照明に適していない現象が生じやすくな
る。このような現象は、放電灯Ldのランプ電流に含ま
れる低周波リップルが多くかつランプ電流の振幅の最小
値が小さいほど顕著になる。本実施形態は、低温時にお
けるこの種の現象の発生を低減するようにしたものであ
る。
した実施形態1の構成において合成回路MXに調光信号
を入力するのではなく周囲温度を検出する温度センサT
Hの出力を合成回路MXに入力している。具体的には、
図18に示すように、図2に示した合成回路MXの抵抗
Rb,RdおよびトランジスタQcに代えて温度センサ
THを接続してある。温度センサTHとしては負特性サ
ーミスタ(以下、NTCという)を用いている。この温
度センサTHは検出温度が低いほど抵抗値が増大するか
ら、電流検出部SIで検出される電流の変化幅が一定で
あるとすれば周囲温度が低いほうが温度センサTHの両
端電圧の変化幅が大きくなる。つまり、電流検出部SI
で検出される電流の変化幅が一定であるとすれば、周囲
温度が高いときよりも低いときのほうが誤差増幅器Am
pに入力される電圧の変化幅が大きくなる。このことに
より、低温時のほうが放電灯Ldに流れる電流の変動に
対して制御回路CNから出力される制御信号を大きく変
化させることができ、低温時においても放電灯Ldに流
れる電流の変動に追従することが可能になる。つまり、
波高率を低減することが可能になる。他の構成および動
作は実施形態1と同様である。
増加を防止する構成としては、図19に示す構成を採用
してもよい。この構成は誤差増幅器Ampの増幅率を決
める抵抗RgをNTCよりなる温度センサTHに置き換
えたものである。この構成では、周囲温度が低下すれば
誤差増幅器Ampの帰還量が低下して増幅率が高くな
り、ランプ電流の変化幅に対する制御信号の変調幅が大
きくなる。つまり、実施形態12と同様に機能する。他
の構成および動作は実施形態1と同様である。 (実施形態14)本実施形態は、図20に示すように、
調光度と周囲温度とのどちらが変化してもランプ電流の
変化幅に対する制御信号の変調幅を調節して波高率の増
加を防止するものである。つまり、図2に示した実施形
態1の回路構成において、トランジスタQcのベース抵
抗RbをNTCよりなる温度センサTHに置き換えたも
のである。
施形態1で説明したようにトランジスタQcのコレクタ
−エミッタ間の等価抵抗が大きくなる。また同様に、低
温時には温度センサTHの抵抗値が増大することにより
トランジスタQcのベース電流が減少してトランジスタ
Qcのコレクタ−エミッタ間の等価抵抗が大きくなる。
トランジスタQcのコレクタ−エミッタ間の等価抵抗が
大きくなれば実施形態1で説明したようにランプ電流の
変化幅に対する制御信号の変調幅が大きくなるから、調
光度が深いときや低温時でもランプ電流の波高率の増加
を抑制することができるのである。他の構成および動作
は実施形態1と同様である。本実施形態では実施形態1
の構成に温度センサTHを付加することにより調光度と
周囲温度とのどちらが変化してもランプ電流の波高率の
増加を抑制しているが、実施形態2ないし実施形態11
の構成においても実施形態12ないし実施形態14の構
成に準じて温度センサTHを付加すれば、調光度と周囲
温度との両方の変化に対応してランプ電流の波高率の増
加を抑制する構成を得ることができる。つまり、調光時
のランプ電流の低周波リップルの増加防止と、低温時に
おけるランプ電流の波高率の光の質への悪影響の改善を
同時に達成する効果を同様に得ることができる。
整流回路と、整流回路の出力を平滑化する平滑コンデン
サと、高周波でオンオフされるスイッチング素子を用い
て平滑コンデンサの両端電圧を高周波電力に変換するイ
ンバータ回路と、共振回路と放電灯とを含みインバータ
回路の出力を共振回路を通して放電灯に与える負荷回路
と、前記共振回路の一端に接続され共振回路に生じる高
周波電圧または高周波電流の瞬時値の変化に応じて整流
回路の出力端の電位を変化させるコンデンサと、前記ス
イッチング素子をオンオフさせるための制御信号を生成
する制御手段とを備え、前記スイッチング素子の動作の
1サイクル内で共振回路に前記コンデンサを含む共振モ
ードと前記コンデンサを含まない共振モードとが生じる
とともに、交流電源の電圧の瞬時値に応じて各共振モー
ドの生じる時間長の比率が変化する放電灯点灯装置にお
いて、前記放電灯に流れるランプ電流の包絡線のリップ
ルを低減するように前記制御信号を変調して前記スイッ
チング素子のオンオフのタイミングを制御手段に許容さ
れている範囲内で変化させる変調信号を生成するリップ
ル低減手段と、前記リップルを増加させる外的条件に呼
応した条件信号を発生する条件信号発生手段とを具備
し、前記リップル低減手段は前記条件信号に基づいて前
記変調信号を補正することにより外的条件の変化による
前記リップルの増加を抑制するように前記スイッチング
素子のオンオフのタイミングを制御手段に許容されてい
る範囲内で変化させる手段を含むものであり、放電灯の
ランプ電流の包絡線のリップルを増加させるように外的
条件が変化すれば、その外的条件の変化に応じてインバ
ータ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのタイ
ミングを変化させることが可能になり、結果的にランプ
電流のリップルの増加を抑制し波高率の増大を抑制する
ことができるという利点がある。
段は条件信号として調光信号を発生する調光手段とした
ものでは、調光点灯時にランプ電流が減少してもリップ
ル低減手段では調光信号に基づいて調光度に応じた調節
範囲が得られるように変調信号を生成するから、調光制
御時に調光度に応じたランプ電流を保つことができると
いう利点がある。
段を周囲温度を検出する温度センサとしたものでは、周
囲温度が低くランプ電流のリップルが増加しやすい場合
でも、周囲温度に応じた調節範囲が得られるようにリッ
プル低減手段で変調信号を生成することにより、周囲温
度が低いときでもランプ電流のリップルの増加を抑制し
波高率を小さくすることができるという利点がある。
て、リップル低減手段が電源入力と負荷出力との少なく
とも一方を検出する検出部を備えるとともに検出部での
入出力倍率を前記条件信号に基づいて変化させるもので
ある。
て、前記検出部が、ランプ電流、ランプ電圧、ランプ電
力、共振回路電流の少なくとも1つを負荷出力として検
出するものである。
て、前記検出部が、入力電流、入力電圧、整流回路出力
電圧の少なくとも1つを電源入力として検出するもので
ある。
て、リップル低減手段がランプ電流の検出値と基準値と
の誤差を増幅する誤差増幅器を備えるとともに、条件信
号を受けて誤差増幅器の増幅率を変化させるものであ
る。
て、リップル低減手段がランプ電流の検出値と基準値と
の誤差を増幅する誤差増幅器を備えるとともに、条件信
号を受けて基準値を変化させるものである。
8の発明において、放電灯を蛍光灯としたものである。
実施態様である。
Claims (9)
- 【請求項1】 交流電源を整流する整流回路と、整流回
路の出力を平滑化する平滑コンデンサと、高周波でオン
オフされるスイッチング素子を用いて平滑コンデンサの
両端電圧を高周波電力に変換するインバータ回路と、共
振回路と放電灯とを含みインバータ回路の出力を共振回
路を通して放電灯に与える負荷回路と、前記共振回路の
一端に接続され共振回路に生じる高周波電圧または高周
波電流の瞬時値の変化に応じて整流回路の出力端の電位
を変化させるコンデンサと、前記スイッチング素子をオ
ンオフさせるための制御信号を生成する制御手段とを備
え、前記スイッチング素子の動作の1サイクル内で共振
回路に前記コンデンサを含む共振モードと前記コンデン
サを含まない共振モードとが生じるとともに、交流電源
の電圧の瞬時値に応じて各共振モードの生じる時間長の
比率が変化する放電灯点灯装置において、前記放電灯に
流れるランプ電流の包絡線のリップルを低減するように
前記制御信号を変調して前記スイッチング素子のオンオ
フのタイミングを制御手段に許容されている範囲内で変
化させる変調信号を生成するリップル低減手段と、前記
リップルを増加させる外的条件に呼応した条件信号を発
生する条件信号発生手段とを具備し、前記リップル低減
手段は前記条件信号に基づいて前記変調信号を補正する
ことにより外的条件の変化による前記リップルの増加を
抑制するように前記スイッチング素子のオンオフのタイ
ミングを制御手段に許容されている範囲内で変化させる
手段を含むことを特徴とする放電灯点灯装置。 - 【請求項2】 条件信号発生手段は条件信号として調光
信号を発生する調光手段であることを特徴とする請求項
1記載の放電灯点灯装置。 - 【請求項3】 前記条件信号発生手段は周囲温度を検出
する温度センサであることを特徴とする請求項1または
請求項2記載の放電灯点灯装置。 - 【請求項4】 前記リップル低減手段は電源入力と負荷
出力との少なくとも一方を検出する検出部を備えるとと
もに検出部での入出力倍率を前記条件信号に基づいて変
化させることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装
置。 - 【請求項5】 前記検出部は、ランプ電流、ランプ電
圧、ランプ電力、共振回路電流の少なくとも1つを負荷
出力として検出することを特徴とする請求項4記載の放
電灯点灯装置。 - 【請求項6】 前記検出部は、入力電流、入力電圧、整
流回路出力電圧の少なくとも1つを電源入力として検出
することを特徴とする請求項4記載の放電灯点灯装置。 - 【請求項7】 前記リップル低減手段はランプ電流の検
出値と基準値との誤差を増幅する誤差増幅器を備えると
ともに、条件信号を受けて誤差増幅器の増幅率を変化さ
せることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 - 【請求項8】 前記リップル低減手段はランプ電流の検
出値と基準値との誤差を増幅する誤差増幅器を備えると
ともに、条件信号を受けて基準値を変化させることを特
徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 - 【請求項9】 放電灯は蛍光灯であることを特徴とする
請求項1ないし請求項8記載の放電灯点灯装置。
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