JPH1175378A - 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】 無効電流を小さくするとともに、スイッチン
グ素子の耐電圧を低下させる放電灯点灯装置を提供す
る。 【解決手段】 商用交流電源ｅの電圧を全波整流回路６
で全波整流し、平滑用インダクタL1および平滑用コンデ
ンサC2で平滑し、共振用インダクタL2および並列共振用
コンデンサC3で並列共振させるとともに、共振用インダ
クタL2、直列共振用コンデンサC4および共振用コンデン
サC1で並列共振させ、トランジスタQ1を駆動させる。並
列共振回路９の共振周波数は、負荷回路11の蛍光ランプ
FLの点灯時の動作周波数とほぼ等しいので、並列共振回
路９には無効電流がほとんど流れず、効率の低下を防止
できる。共振用インダクタL2のインピーダンスを大きく
することなく、並列共振用コンデンサC3を接続したの
で、トランジスタQ1に印加する電圧は高くならない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無効電流を小さく
するとともに、スイッチング素子の耐電圧を低下させた
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、たとえば特開平７−２４０２９４号公報に記載の構
成が知られている。

【０００３】この特開平７−２４０２９４号公報には、
共振用インダクタおよびスイッチング素子を直列に接続
し、共振用インダクタに対して並列にこの共振用インダ
クタと並列共振する並列共振用コンデンサを接続し、ス
イッチング素子に対して並列に共振用インダクタと直列
共振する直列共振用コンデンサを接続し、共振用インダ
クタに対して並列に放電ランプを含む負荷回路を接続し
た放電灯点灯装置が記載されている。

【０００４】そして、直列共振用コンデンサをスイッチ
ング素子に対して並列に設けることにより、スイッチン
グ素子のオフ時にスイッチング素子への耐電圧を低下さ
せ、並列共振用コンデンサをスイッチング素子に対して
直列に設けることにより、負荷回路に対する効率の低下
を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−２４０２９４号公報に記載の構成の場合、放電
ランプを含む負荷回路の動作周波数とこの負荷回路に対
して並列に接続された共振用インダクタおよび並列共振
用コンデンサの共振周波数とが異なり、共振用インダク
タに無効電流が流れる問題を有している。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、無効電流を小さくするとともに、スイッチング素子
の耐電圧を低下させる電源装置、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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源装置
は、スイッチング動作用のスイッチング素子と；負荷回
路が接続される共振用インダクタとともに直列共振する
直列共振用コンデンサを有しスイッチング素子に接続さ
れた直列共振回路と；共振用インダクタおよびこの共振
用インダクタに対して並列に接続された並列共振用コン
デンサを有し、これら共振用インダクタおよび並列共振
用コンデンサの共振周波数が負荷回路の動作周波数に近
くスイッチング素子に接続された並列共振回路とを具備
したものである。そして、共振用インダクタは直列共振
用コンデンサおよび並列共振用コンデンサと共振し、負
荷回路が接続された共振用コンデンサおよび並列共振用
コンデンサの共振周波数は、負荷回路の動作周波数に近
いため、負荷回路の定常動作時にはその共振回路のイン
ピーダンスが大きくなる分、負荷回路に流れる無効電流
を小さくして効率を向上できる。また、スイッチング素
子に印加される電圧が上昇しやすくなる定常以外の動作
時、たとえば軽負荷や重負荷時には動作周波数とその共
振周波数が異なる結果、並列共振回路のインピーダンス
が低下して、、スイッチング素子に印加される電圧が低
下する。

【０００８】請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の電源装置の負荷回路に、放電ランプを有するも
ので、放電ランプは始動時と点灯時で電圧が異なり、動
作周波数である点灯時には無効電流を小さくして効率を
向上し、動作周波数とは異なる始動時には共振インダク
タのインピーダンスが低下するため、スイッチング素子
への印加電圧を低下する。

【０００９】請求項３記載の放電灯点灯装置は、負荷回
路に放電ランプを有する請求項１記載の電源装置と；平
滑用インダクタおよび平滑用コンデンサの直列回路を有
し、電源装置に平滑した電力を供給する平滑回路と；平
滑用コンデンサの両端電圧を検出し、放電ランプの点灯
状態を検出する点灯検出手段とを具備したもので、放電
ランプの通常の点灯時には無効電流が小さいため、平滑
用コンデンサに回生される無効電流が小さく、平滑用コ
ンデンサの電圧は低くなり、たとえば始動時あるいは寿
命末期などの放電ランプが通常の点灯時以外の状態では
無効電流が大きいため、平滑用コンデンサに回生される
無効電流が大きく、平滑用コンデンサの電圧が高くな
り、平滑用コンデンサの両端電圧を検出することによ
り、点灯検出手段では放電ランプの点灯状態を検出す
る。

【００１０】請求項４記載の放電灯点灯装置は、請求項
３記載の放電灯点灯装置において、点灯検出手段は、調
光点灯および全光点灯を検出するもので、調光点灯時に
は無効電流が減少して平滑用コンデンサの電圧が低くな
り、全光点灯時には無効電流が大きくなって点灯検出手
段は調光点灯か全光点灯かを検出する。

【００１１】請求項５記載の照明装置は、器具本体と；
この器具本体に設けられた請求項２ないし４いずれか記
載の放電灯点灯装置とを具備したもので、それぞれの作
用を奏する。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は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。

【００１４】図２に示すように、照明装置１は、照明器
具本体２の下面に形成された反射面３の両端にそれぞれ
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間に直管型の放電ランプとしての蛍光ラン
プFLが装着されており、照明器具本体２内には、図１に
示す放電灯点灯装置５が収納されている。

【００１５】そして、この放電灯点灯装置５は、図１に
示すように、商用交流電源ｅに全波整流回路６の入力端
子が接続され、この全波整流回路６の出力端子には共振
用コンデンサC1と、平滑用インダクタL1および平滑用コ
ンデンサC2の直列回路の平滑回路７とが接続されてい
る。

【００１６】また、この平滑回路７には、１石式のイン
バータ回路８が接続されている。このインバータ回路８
は、共振用インダクタL2および並列共振用コンデンサC3
の並列回路の並列共振回路９と、スイッチング素子とし
てのトランジスタQ1のコレクタ、エミッタとが直列に接
続されている。さらに、このトランジスタQ1のコレク
タ、エミッタには、直列共振用コンデンサC4が接続さ
れ、共振用インダクタL2およびこの直列共振用コンデン
サC4にて直列共振回路10を構成している。

【００１７】そして、共振用インダクタL2には負荷回路
11が接続され、この負荷回路11はバラストチョークL3お
よび直流カット用のコンデンサC5を介して、蛍光ランプ
FLのフィラメントFL1 ，FL2 のそれぞれの一端に接続さ
れ、これらフィラメントFL1，FL2 の他端間には、始動
用のコンデンサC6が接続されている。

【００１８】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００１９】まず、商用交流電源ｅの電圧を全波整流回
路６で全波整流し、平滑用インダクタL1および平滑用コ
ンデンサC2で平滑し、共振用インダクタL2および並列共
振用コンデンサC3で並列共振させるとともに、共振用イ
ンダクタL2、直列共振用コンデンサC4および共振用コン
デンサC1で並列共振させ、トランジスタQ1を駆動させ
る。

【００２０】そして、このときの並列共振回路９は、図
３の実線ａに示すように、共振用インダクタL2のインピ
ーダンスをＬ2 、並列共振用コンデンサC3のインピーダ
ンスをＣ3 とすると、共振周波数ｆは、 ｆ＝１／｛２π（Ｃ3 ・Ｌ2 ）^1/2 ｝ で表せる。

【００２１】また、図３の実線ｂに示すように、バラス
トチョークL3のインピーダンスをＬ3 、始動用のコンデ
ンサC6のインピーダンスをＣ6 とし、直流カット用のコ
ンデンサC5は無視できるので、負荷回路11の動作周波数
ｆは、 ｆ＝１／｛２π（Ｃ6 ・Ｌ3 ）^1/2 ｝ で表せる。

【００２２】したがって、図３に示すように、並列共振
回路９の共振周波数ｆは、負荷回路11の動作周波数ｆ、
すなわち点灯時の周波数とほぼ等しいので、並列共振回
路９の無効電流が低減でき、効率の低下を防止できる。
なお、共振用インダクタL2のインピーダンスを大きくし
ても無効電流を小さくできるが、共振用インダクタL2の
インピーダンスを単に大きくすると、トランジスタQ1の
耐電圧を大きくしなければならないが、共振用インダク
タL2のインピーダンスを大きくする必要がないため、並
列共振用コンデンサC3を接続して共振周波数ｆを負荷回
路11の動作周波数の近傍とすることにより、トランジス
タQ1に印加される電圧が高くなることを防止できる。

【００２３】また、始動二次電圧を得る周波数Ｖ20は、
点灯時の周波数ｆv より高く設定しているため、動作が
進相になることも防止できる。

【００２４】さらに、並列共振回路９のインピーダンス
が低下するため、必要以上に高い電圧が並列共振回路９
あるいはトランジスタQ1に印加されることを防止でき
る。

【００２５】次に、他の実施の形態を図４を参照して説
明する。

【００２６】図４は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、この図４に示す放電灯点灯装置12は、図
１に示す放電灯点灯装置５において、共振用インダクタ
L2を共振用インダクタとしての機能を有する絶縁型のト
ランスTr1 とし、このトランスTr1 の一次巻線Tr1aを並
列共振回路９とし、二次巻線Tr1bを蛍光ランプFLに接続
したものである。

【００２７】また、平滑用コンデンサC2に対して並列
に、抵抗R1および抵抗R2の直列回路を接続し、抵抗R1お
よび抵抗R2の接続点に、点灯検出手段として点灯状態を
判定するたとえば所定電圧以上であるか以下であるかを
検出するツェナダイオードを有する点灯検出回路13を接
続し、この点灯検出回路13を出力制御回路14を介してト
ランジスタQ1のベースに接続したものである。

【００２８】そして、基本的な動作は図１に示す場合と
同様であるが、この場合にも、負荷回路11の動作周波数
と並列共振回路９の共振周波数をほぼ等しくして、無効
電流を低減させている。

【００２９】また、蛍光ランプFLが始動時、調光時、寿
命末期などの状態である場合には、負荷回路11の回路の
Ｑが低くなっているため、無効電流が多くなっているの
で、平滑用コンデンサC2にも無効電流は回生され、平滑
用コンデンサC2の電圧が上昇し、抵抗R1および抵抗R2で
分圧された電圧も上昇し、点灯検出回路13では通常の状
態ではないとして、出力制御回路14によりトランジスタ
Q1を制御する。そして、蛍光ランプFLが寿命末期の状態
の場合には、インバータ回路８の出力を低下あるいは停
止させて蛍光ランプFLを消灯し、調光状態の場合には、
インバータ回路８の出力を低下止させて蛍光ランプFLを
調光点灯し、調光点灯状態で始動時の場合には、インバ
ータ回路８の出力を通常の状態として蛍光ランプFLが点
灯した後、調光点灯状態まで出力を低下させる。

【００３０】また、他の実施の形態を図５を参照して説
明する。

【００３１】図５はまた他の実施の形態の放電灯点灯装
置を示す回路図で、この図５に示す放電灯点灯装置15
は、図４に示す放電灯点灯装置12において、抵抗R1およ
び抵抗R2の接続点をコンパレータ16の一方の入力端に接
続し、このコンパレータ16の他方の入力端を抵抗R3、抵
抗R4およびコンデンサC8を介して商用交流電源ｅに接続
した基準電圧源17に接続し、このコンパレータ16の出力
端を点灯検出回路13に接続したものである。

【００３２】そして、抵抗R1および抵抗R2の接続点の電
圧を商用交流電源ｅ側の基準電圧源17の電圧と比較し
て、図４に示す放電灯点灯装置12と基本的には同様に動
作する。

【００３３】これら図４または図５に示す放電灯点灯装
置12，15のように、平滑回路７の平滑用コンデンサC2に
回生された無効電流により検出するように構成したの
で、たとえば制御グランドと異なるところに放電ランプ
を有する負荷回路がある場合、あるいは、絶縁型のトラ
ンスにより放電ランプが接続されている場合にも、簡単
な構成で放電ランプの点灯状態が確認できる。

【００３４】なお、平滑回路７は、平滑用インダクタL1
と平滑用コンデンサC2とを反対に接続して、平滑用コン
デンサC2の両端電圧で点灯状態などを検出するようにし
ても同様の効果を得ることができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、共振
用インダクタは直列共振用コンデンサおよび並列共振用
コンデンサと共振し、負荷回路が接続された共振用コン
デンサおよび並列共振用コンデンサの共振周波数は、負
荷回路の動作周波数に近いため、負荷回路の定常動作時
には負荷回路に流れる無効電流を小さくして効率を向上
でき、また、軽負荷時や重負荷時には並列共振回路のイ
ンピーダンスが低下する分、共振用インダクタには並列
に並列共振用コンデンサが接続されているため、スイッ
チング素子に印加する電圧を低下させることができる。

【００３６】請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１記載の電源装置の負荷回路に、放電ランプを有
するので、放電ランプは始動時と点灯時で電圧が異な
り、動作周波数である点灯時には無効電流を小さくして
効率を向上し、動作周波数とは異なる始動時には共振用
インダクタのインピーダンスが低下するため、スイッチ
ング素子への印加電圧を低下できる。

【００３７】請求項３記載の放電灯点灯装置によれば、
放電ランプの通常の点灯時には無効電流が小さいため、
平滑用コンデンサに回生される無効電流が小さく、平滑
用コンデンサの電圧は低くなり、たとえば始動時あるい
は寿命末期などの放電ランプが通常の点灯時以外の状態
では無効電流が大きいため、平滑用コンデンサに回生さ
れる無効電流が大きく、平滑用コンデンサの電圧が高く
なり、平滑用コンデンサの両端電圧を検出することによ
り、点灯検出手段では放電ランプの点灯状態を検出でき
る。

【００３８】請求項４記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項３記載の放電灯点灯装置に加え、点灯検出手段
は、調光点灯および全光点灯を検出するので、調光点灯
時には通常の点灯状態ではないため無効電流が減少して
平滑用コンデンサの電圧が低くなり、全光点灯時には無
効電流が大きくなって点灯検出手段は調光点灯か全光点
灯かを検出できる。

【００３９】請求項５記載の照明装置は、器具本体に設
けられた請求項２ないし４いずれか記載の放電灯点灯装
置とを具備したので、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】同上照明装置の外観を示す斜視図である。

【図３】同上並列共振回路および負荷回路のインピーダ
ンスと周波数との関係を示すグラフである。

【図４】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５】同上また他の実施の形態の放電灯点灯装置を示
す回路図である。

【符号の説明】

１ 照明装置 ２ 照明器具本体 ５，12，15 放電灯点灯装置 ７ 平滑回路 ９ 並列共振回路 10 直列共振回路 11 負荷回路 13 点灯検出手段としての点灯検出回路 C2 平滑用コンデンサ C3 並列共振用コンデンサ C4 直列共振用コンデンサ FL 放電ランプとしての蛍光ランプ L1 平滑用インダクタ L2 共振用インダクタ Q1 スイッチング素子としてのトランジスタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング動作用のスイッチング素子
   と；負荷回路が接続される共振用インダクタとともに直
   列共振する直列共振用コンデンサを有しスイッチング素
   子に接続された直列共振回路と；共振用インダクタおよ
   びこの共振用インダクタに対して並列に接続された並列
   共振用コンデンサを有し、これら共振用インダクタおよ
   び並列共振用コンデンサの共振周波数が負荷回路の動作
   周波数に近くスイッチング素子に接続された並列共振回
   路と；を具備したことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電源装置の負荷回路に、
   放電ランプを有することを特徴とした放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 負荷回路に放電ランプを有する請求項１
   記載の電源装置と；平滑用インダクタおよび平滑用コン
   デンサの直列回路を有し、電源装置に平滑した電力を供
   給する平滑回路と；平滑用コンデンサの両端電圧を検出
   し、放電ランプの点灯状態を検出する点灯検出手段と；
   を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 点灯検出手段は、調光点灯および全光点
   灯を検出することを特徴とする請求項３記載の放電灯点
   灯装置。
5. 【請求項５】 器具本体と；この器具本体に設けられた
   請求項２ないし４いずれか記載の放電灯点灯装置と；を
   具備したことを特徴とする照明装置。