JPH114583A - 電源装置および放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電源電圧が変動しても高調波を確実に除去で
きる放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】 電源電圧が所定値以上の場合には、抵抗
R5を介して入力電流を供給しない。ゼロクロス付近の電
源電圧が所定値以下の場合には、電源電圧検出回路５の
抵抗R1，R2の接続点の電位が低下するため、ツェナダイ
オードZD1 がオフするので、トランジスタQ2のベースに
ベース電流を供給しない。電界効果トランジスタQ3にゲ
ート電圧を印加し、電界効果トランジスタQ3がオンし、
抵抗R5から入力電流を供給する。電源電圧の低い部分で
も抵抗R5を介して電流を流し、全区間においてインバー
タ回路３に入力電流を連続して供給し、高力率化を図る
とともに高調波を低減させる。インバータトランスTr1
の二次巻線Tr1bに高周波を誘起して、放電ランプFLを始
動点灯させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力電流の高調波
を低減した電源装置および放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の放電灯点灯装置として
は、たとえば特開平５−１４６１４４号公報に記載の構
成が知られている。

【０００３】この特開平５−１４６１４４号公報に記載
の放電灯点灯装置は、商用交流電源にフィルタ回路を介
して全波整流回路が接続され、この全波整流回路に、イ
ンダクタ、平滑コンデンサおよびスイッチング素子を有
するチョッパ回路が接続され、このチョッパ回路にイン
バータ回路が接続されたものである。

【０００４】そして、スイッチング素子がオンのときに
全波整流回路で整流された脈流電圧から供給される電流
によるインダクタへの蓄積エネルギが、スイッチング素
子のオフ時に脈流電圧に重畳して平滑コンデンサに充電
される。

【０００５】また、この電流は、フィルタ回路で商用交
流電源の交流電圧と同相になるため、入力電流は高調波
成分が少なくなり、高力率化する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−１４６１４４号公報記載の構成は、高調波成分
を除去するために、チョッパ回路を設けなければなら
ず、構成が煩雑になるとともに、装置が大型化する。

【０００７】そこで、回路構成を簡単にした構成とし
て、たとえば図３に示す構成の放電灯点灯装置が公知で
はないが考えられる。

【０００８】図３に示すように、商用交流電源ｅにイン
ダクタL1を介して全波整流回路１の入力端子が接続さ
れ、この全波整流回路１の出力端子には、コンデンサC1
が接続されている。また、コンデンサC1にはインダクタ
L2を介して、コンデンサC2およびコンデンサC3の直列回
路で構成されたコンデンサ直列回路２が接続されてい
る。さらに、このコンデンサ直列回路２には、ダイオー
ドD1および平滑コンデンサC4の直列回路が接続されてい
る。

【０００９】また、この平滑コンデンサC4には、インバ
ータ回路３が接続されている。このインバータ回路３
は、並列共振回路４およびトランジスタQ1のコレクタ、
エミッタが直列に接続されており、並列共振回路４は、
インバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aおよびコンデン
サC5の並列回路で構成されている。また、トランジスタ
Q1のコレクタ、エミッタ間には、環流用のダイオードD2
が接続され、トランジスタQ1のベースには、図示しない
ベースドライブ回路が接続されている。

【００１０】さらに、コンデンサC2およびコンデンサC3
の接続点と、並列共振回路４およびトランジスタQ1の接
続点との間には、コンデンサC6が接続されている。

【００１１】また、インバータトランスTr1 の二次巻線
Tr1bには、放電ランプFLのフィラメントFL1 ，FL2 の一
端が接続され、これらフィラメントFL1 ，FL2 の他端に
は、始動用のコンデンサC7が接続されている。

【００１２】そして、商用交流電源ｅの電圧を全波整流
回路１で整流し、平滑コンデンサC4が全波整流回路１の
ピーク電圧と等しい電圧まで充電される。

【００１３】まず、トランジスタQ1がオンしたときは、
全波整流回路１から、インダクタL2、コンデンサC2、コ
ンデンサC6およびトランジスタQ1の経路で電流が流れる
とともに、コンデンサC3、コンデンサC6、トランジスタ
Q1およびコンデンサC3の経路で電流が流れる。

【００１４】その後、コンデンサC2およびコンデンサC6
が十分に充電されると、全波整流回路１からインバータ
トランスTr1 の一次巻線Tr1aを介してインバータ回路３
の電力が供給され、平滑コンデンサC4の電圧が高いとき
には、平滑コンデンサC4からインバータ回路３に電力が
供給される。

【００１５】また、トランジスタQ1がオフしたときは、
コンデンサC2、コンデンサC6およびコンデンサC5と、イ
ンバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aとの共振により、
一次巻線Tr1a、平滑コンデンサC4、コンデンサC3、コン
デンサC6および一次巻線Tr1aの経路で電流が流れ、平滑
コンデンサC4を充電させる。そして、このとき、ダイオ
ードD1がオフして、全波整流回路１、インダクタL2、コ
ンデンサC2、コンデンサC6、一次巻線Tr1a、平滑コンデ
ンサC4および全波整流回路１の経路でも電流が流れ、入
力電流が全波整流回路１の電圧の包絡線上に沿って連続
的に流れ込む。

【００１６】さらに、コンデンサC2およびコンデンサC3
の接続点は、コンデンサC6を介して並列共振回路４に接
続されているため、並列共振回路４の電位の変化により
電位が変動する。

【００１７】したがって、コンデンサC2およびコンデン
サC3の接続点には、電位変動に応じて全波整流回路１か
ら電流が供給され、全区間においてインバータ回路３に
入力電流が供給され、この動作を繰り返し、入力電流を
連続させて高力率化を図るとともに高調波を低減させて
いる。

【００１８】しかしながら、商用交流電源ｅの電源電圧
が変動し、図４に示すように、所定電圧以下に低下する
と、入力電流に休止区間が生じ、入力電流に含まれる高
調波成分が増加するおそれがある問題を有している。

【００１９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、電源電圧が変動しても高調波を確実に除去できる電
源装置および放電灯点灯装置を提供することを目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源装置
は、交流電圧を整流する整流回路と、この整流回路に接
続されたインダクタおよびダイオードの直列回路と、こ
のインダクタおよびダイオードの直列回路を介して前記
整流回路に並列に接続された平滑コンデンサと、共振回
路およびこの共振回路に接続されたスイッチング素子を
有するインバータ回路と、前記インダクタおよびダイオ
ードの直列回路のインダクタおよびダイオードの接続点
と前記整流回路の負極との間に接続され複数の直列に接
続されたコンデンサを有するコンデンサ直列回路と、前
記共振回路および前記コンデンサ直列回路のコンデンサ
の接続点間に接続され前記共振回路の出力を前記コンデ
ンサ直列回路に供給する制御回路と、入力電流を供給す
る入力電流供給手段と、前記整流回路の出力電圧を検出
する電源電圧検出手段と、この電源電圧検出手段で検出
された電圧が所定値以下に低下すると前記入力電流供給
手段から入力電流を供給させる入力電流制御手段とを具
備したものである。そして、整流回路で整流し、平滑回
路で平滑し、共振回路で共振させることによりインバー
タ回路のスイッチング素子を制御し、制御回路によりコ
ンデンサ直列回路のコンデンサの電圧を高周波的に変化
させることにより、ダイオードに電位差を生じさせてダ
イオードをスイッチングさせ、入力電流を電源包絡線上
に沿って連続的に流し込み、高調波を減少させ、電源電
圧検出手段で出力電圧を検出し、電源電圧検出手段で検
出された電圧が所定値以下に低下すると、入力電流供給
手段から入力電流を供給し、電圧が低下しても、インバ
ータ回路に入力電流が供給されることにより高調波を抑
える。

【００２１】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、入力電流供給手段は、抵抗である
もので、簡単な構成で入力電流を供給する。

【００２２】請求項３記載の電源装置は、請求項１また
は２記載の電源装置において、電源電圧検出手段は、検
出された電圧を温度により補正する温度補正手段を有す
るもので、温度補正手段により温度補正して、温度変化
により出力が変化することを防止する。

【００２３】請求項４記載の放電灯点灯装置は、放電ラ
ンプを点灯させる請求項１ないし３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。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電源装置の一実施
の形態を図１に示す放電灯点灯装置を参照して説明す
る。なお、図３に示す従来例に対応する部分には、同一
符号を付して説明する。

【００２５】図１に示すように、商用交流電源ｅにイン
ダクタL1を介して全波整流回路１の入力端子が接続さ
れ、この全波整流回路１の出力端子には、コンデンサC1
が接続されている。また、コンデンサC1にはインダクタ
L2を介して、コンデンサC2およびコンデンサC3の直列回
路で構成されたコンデンサ直列回路２が接続されてい
る。さらに、このコンデンサ直列回路２には、ダイオー
ドD1および平滑コンデンサC4の直列回路が接続されてい
る。

【００２６】また、この平滑コンデンサC4には、インバ
ータ回路３が接続されている。このインバータ回路３
は、並列共振回路４およびスイッチング素子としてのト
ランジスタQ1のコレクタ、エミッタが直列に接続されて
おり、並列共振回路４は、インバータトランスTr1 の一
次巻線Tr1aおよびコンデンサC5の並列回路で構成されて
いる。また、トランジスタQ1のコレクタ、エミッタ間に
は、環流用のダイオードD2が接続され、トランジスタQ1
のベースには、図示しないベースドライブ回路が接続さ
れている。

【００２７】さらに、コンデンサC2およびコンデンサC3
の接続点と、並列共振回路４およびトランジスタQ1の接
続点との間には、制御回路としてのコンデンサC6が接続
されている。

【００２８】また、インバータトランスTr1 の二次巻線
Tr1bには、負荷としての放電ランプFLのフィラメントFL
1 ，FL2 の一端が接続され、これらフィラメントFL1 ，
FL2の他端には、始動用のコンデンサC7が接続されてい
る。

【００２９】さらに、コンデンサC1に対して並列に電源
電圧検出手段としての電源電圧検出回路５が接続され、
この電源電圧検出回路５は、抵抗R1および抵抗R2の直列
回路で構成されている。

【００３０】また、電源電圧検出回路５の抵抗R1および
抵抗R2の接続点には、入力電流制御手段６が接続され、
この入力電流制御手段６は、抵抗R1および抵抗R2の接続
点にツェナダイオードZD1 を介してトランジスタQ2のベ
ースが接続され、このトランジスタQ2のコレクタは、抵
抗R3を介して平滑コンデンサC4に接続され、エミッタは
全波整流回路１の負極に接続されている。さらに、トラ
ンジスタQ2のコレクタ、エミッタには、抵抗R4が接続さ
れ、トランジスタQ2のコレクタは電界効果トランジスタ
Q3のゲートに接続され、この電界効果トランジスタQ3の
ドレインは抵抗R5を介して全波整流回路１の正極に接続
され、ソースは全波整流回路１の負極に接続されてい
る。

【００３１】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００３２】まず、商用交流電源ｅの電圧を全波整流回
路１で整流し、平滑コンデンサC4が全波整流回路１のピ
ーク電圧と等しい電圧まで充電される。

【００３３】そして、トランジスタQ1がオンしたとき
は、全波整流回路１から、インダクタL1、コンデンサC
2、コンデンサC6およびトランジスタQ1の経路で電流が
流れるとともに、コンデンサC3、コンデンサC6、トラン
ジスタQ1およびコンデンサC3の経路で電流が流れる。

【００３４】その後、コンデンサC2およびコンデンサC6
が十分に充電されると、全波整流回路１からインバータ
トランスTr1 の一次巻線Tr1aを介してインバータ回路３
の電力が供給され、平滑コンデンサC4の電圧が高いとき
には、平滑コンデンサC4からインバータ回路３に電力が
供給される。

【００３５】また、トランジスタQ1がオフしたときは、
コンデンサC2、コンデンサC6およびコンデンサC5と、イ
ンバータトランスTr1 の一次巻線Tr1aとの共振により、
一次巻線Tr1a、平滑コンデンサC4、コンデンサC3、コン
デンサC6および一次巻線Tr1aの経路で電流が流れ、平滑
コンデンサC4を充電させる。そして、このとき、ダイオ
ードD1がオフして、全波整流回路１、インダクタL1、コ
ンデンサC2、コンデンサC6、一次巻線Tr1a、平滑コンデ
ンサC4および全波整流回路１の経路でも電流が流れ、入
力電流が全波整流回路１の電圧の包絡線上に沿って連続
的に流れ込む。

【００３６】すなわち、コンデンサC2およびコンデンサ
C3の両端の電圧の和は、全波整流回路１の出力電圧に等
しくなる。この理由として、コンデンサC2が放電したら
このコンデンサC2の電圧降下分がコンデンサC3に充電さ
れ、コンデンサC3が放電したらこのコンデンサC3の電圧
降下分がコンデンサC2に充電されるためである。また、
コンデンサC2およびコンデンサC3の接続点は、コンデン
サC6を介して並列共振回路４に接続されているため、並
列共振回路４の電位の変化により電位が変動する。

【００３７】また、電源電圧が所定値以上の場合には、
電源電圧検出回路５の抵抗R1および抵抗R2の接続点の電
位が高いため、ツェナダイオードZD1 がオンするので、
トランジスタQ2のベースにベース電流が供給されて、電
界効果トランジスタQ3のゲート、ソースが短絡され、電
界効果トランジスタQ3がオフし、入力電流供給手段７か
ら入力電流が供給されない。

【００３８】一方、たとえばゼロクロス付近の電源電圧
が所定値以下の場合には、電源電圧検出回路５の抵抗R1
および抵抗R2の接続点の電位が低下するため、ツェナダ
イオードZD1 がオフするので、トランジスタQ2のベース
にベース電流が供給されず、電界効果トランジスタQ3の
ゲートにゲート電圧が印加され、電界効果トランジスタ
Q3がオンし、入力電流供給手段７から入力電流が供給さ
れる。

【００３９】したがって、電位変動に応じて入力電流供
給手段７からも入力電流が供給され、図２に示すよう
に、電源電圧の低い部分で抵抗R1を介して電流が流れ、
全区間においてインバータ回路３に入力電流が連続して
供給され、高力率化を図るとともに高調波を低減させ
る。

【００４０】そして、インバータトランスTr1 の二次巻
線Tr1bに高周波を誘起して、放電ランプFLを始動点灯さ
せる。

【００４１】次に、温度をも考慮した回路構成について
説明する。

【００４２】この回路は図１に示す放電灯点灯装置にお
いて、抵抗R1に温度の上昇に伴い抵抗値が増加する温度
補正手段としての正温度特性抵抗素子を用いたもので、
この抵抗R1はたとえば放電ランプFLあるいは装置内の温
度を検出している。

【００４３】そして、このように抵抗R1に正温度特性抵
抗素子を用いることにより、全波整流回路１の出力電圧
が等しくても、抵抗R1および抵抗R2の分圧比を温度に従
って変化させる。

【００４４】すなわち、検出される温度が低い通常時の
場合には抵抗R1の抵抗値が小さくなるため、抵抗R2の抵
抗R1に対する分圧比が大きくなり、電源電圧検出回路５
では全波整流回路１の電圧が所定値に上昇するまでツェ
ナダイオードZD1 がオンしない。このため、トランジス
タQ2もオンせず、電界効果トランジスタQ3がオンし、全
波整流回路１の電圧が所定値以上になるまで抵抗R5に電
流が流れないので、必要以上に抵抗R5に電流が流れるこ
とを防止して効率の低下を防ぐ。

【００４５】反対に、検出される温度が平常時より高い
場合には抵抗R1の抵抗値が大きくなるため、抵抗R2の抵
抗R1に対する分圧比が小さくなり、電源電圧検出回路５
では平常時に比べて全波整流回路１の電圧が見掛上低く
なるので、全波整流回路１の電圧が通常より比較的高い
状態までツェナダイオードZD1 がオンしない。このた
め、トランジスタQ2もオンせず、電界効果トランジスタ
Q3がオンし、温度が高い場合には通常時に比べて全波整
流回路１の電圧が比較的高い状態でも抵抗R5に電流が流
れるので、温度が上昇して電流の休止期間が生じやすく
なっても、確実に電流を供給するので高調波が発生しに
くい。

【００４６】なお、抵抗R1に通常の抵抗素子を用い、抵
抗R2に負温度特性抵抗素子を用いても同様の効果を奏す
る。

【００４７】さらに、抵抗R1に正温度特性抵抗素子を、
抵抗R2に負温度特性抵抗素子を用いてもよく、この場
合、いずれかに通常の抵抗素子を用いるよりも、温度変
化による特性の変化が大きくなる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、電源
電圧検出手段で出力電圧を検出し、電源電圧検出手段で
検出された電圧が所定値以下に低下すると、入力電流供
給手段から入力電流を供給するので、電圧が低下して
も、インバータ回路に入力電流が連続して供給されるこ
とにより高調波を抑えることができる。

【００４９】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、入力電流供給手段は、抵抗で
あるもので、簡単な構成で入力電流を連続して供給でき
る。

【００５０】請求項３記載の電源装置によれば、請求項
１または２記載の電源装置に加え、温度補正手段により
温度補正して、温度変化により出力が変化して高調波の
発生を抑えることができる。

【００５１】請求項４記載の放電灯点灯装置は、放電ラ
ンプを点灯させる請求項１ないし３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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電灯点灯装置の一実施の形態を示す
回路図である。

【図２】同上電源電圧、入力電流および抵抗R1の電流を
示す波形図である。

【図３】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回
路図である。

【図４】同上電源電圧および入力電流を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 全波整流回路 ２ コンデンサ直列回路 ３ インバータ回路 ４ 並列共振回路 ５ 電源電圧検出手段としての電源電圧検出回路 ６ 入力電流制御手段 ７ 入力電流供給手段 C2，C3 コンデンサ C4 平滑コンデンサ C6 制御回路としてのコンデンサ D1 ダイオード FL 放電ランプ L2 インダクタ Q1 スイッチング素子としてのトランジスタ R1，R2 温度補正手段でもある抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平岡 敏行 静岡県三島市南町６番78号 株式会社テッ ク三島事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電圧を整流する整流回路と、 この整流回路に接続されたインダクタおよびダイオード
   の直列回路と、 このインダクタおよびダイオードの直列回路を介して前
   記整流回路に並列に接続された平滑コンデンサと、 共振回路およびこの共振回路に接続されたスイッチング
   素子を有するインバータ回路と、 前記インダクタおよびダイオードの直列回路のインダク
   タおよびダイオードの接続点と前記整流回路の負極との
   間に接続され複数の直列に接続されたコンデンサを有す
   るコンデンサ直列回路と、 前記共振回路および前記コンデンサ直列回路のコンデン
   サの接続点間に接続され前記共振回路の出力を前記コン
   デンサ直列回路に供給する制御回路と、 入力電流を供給する入力電流供給手段と、 前記整流回路の出力電圧を検出する電源電圧検出手段
   と、 この電源電圧検出手段で検出された電圧が所定値以下に
   低下すると前記入力電流供給手段から入力電流を供給さ
   せる入力電流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】 入力電流供給手段は、抵抗であることを
   特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 電源電圧検出手段は、検出された電圧を
   温度により補正する温度補正手段を有することを特徴と
   する請求項１または２記載の電源装置。
4. 【請求項４】 放電ランプを点灯させる請求項１ないし
   ３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。