WO2001060129A1 - Starter de lampe a decharge electrique et systeme d'eclairage - Google Patents

Description

明細書 放電灯点灯装置および照明装置 技術分野

この発明は、商用交流を電源とする放電灯点灯装置およびこの放電灯点灯装置 を具備した照明装置に関し、 特に高力率で放電灯を点灯させるものである。 技術

まず、従来の放電灯装置について図 9を参照しながら説明する。図 9は例えば 特開平 9— 4 5 4 9 0号公報に示された従来の放電灯装置の回路構成図である。 図 9において、 1 0 1 は商用電源、 1 0 2は整流回路、 1 0 3は昇圧ィンバ— タ、 1 0 4は降圧ィ ンバ—タ、 1 0 5は矩形波回路、 1 0 6は始動回路、 1 0 7 は放電灯、 1 0 8は昇圧インバ―タ制御回路、 1 0 9は降圧インバータ制御回路. 1 1 0は矩形波制御回路、 1 1 1 は制御電源回路である。

つぎに、この従来の放電灯装置の動作について図面を参照しながら説明する。 商用交流電源 1 0 1 から電力が供給されると、制御電源回路 1 1 1 が制御電源を 生成して、昇圧ィンバ—タ制御回路 1 0 8、 降圧ィンバ一タ制御回路 1 0 9、矩 形波制御回路 1 1 0へ供給し、 各回路が動作を開始する。

まず、商用交流電源 1 0 1 からの交流電力は整流回路 1 0 2で整流され、昇圧 ィンバ一タ 1 0 3へ印加される。昇圧ィンバ一タ 1 0 3はその直流電圧を例えば 4 0 0ボル卜の直流電圧に変換する。 この時、昇圧ィンバ—タ制御回路 1 0 8は. 昇圧インバー夕 1 0 3への入力電流の波形歪みを修正して、入力力率がほぼ 1 0 0 %となるように、 昇圧ィンバ一タ 1 0 3を制御する。

次に、降圧インバ一タ 1 0 4は、昇圧ィンバ一夕 1 . 0 3からの直流電圧を放電 灯 1 0 7の負荷変動に対応した直流電圧に変換する。 この時、降圧インバータ制 御回路 1 0 9は、放電灯 1 0 7に流れる電流が所定電流、例えば 2アンペアの一 定電流になるように、 降圧イ ンバータ 1 0 4の出力電圧を制御する。

矩形波回路 1 0 5は、降圧インバ―タ 1 0 4からの直流電圧を交流矩形波に変 換する。 この時、 矩形波制御回路 1 1 0は、 放電灯 1 0 7に流れる電流が、 例え ば 1 0 0ヘルツの所定周波数の交流矩形波となるように、矩形波回路 1 0 5を制 御する。

始動回路 1 0 6は、矩形波回路 1 0 5からの交流矩形波により、高電圧パルス を発生させて、 放電灯 1 0 7の点灯を始動させる。

放電灯装置は、力率が低い場合には商用交流の電力系統設備に悪影響を及ぼし てしまうため、悪影響を及ぼさないように、高力率の放電灯装置が求められてい る。 そこで、 機器を高力率にするためには、 従来の放電灯装置のように、 昇圧ィ ンバ一夕 1 0 3を用いて、 交流電圧を直流電圧に変換する必要がある。

しかし、昇圧インバータ 1 0 3を搭載した場合には、昇圧ィンバ一タ 1 0 3そ のものが大きく、重く、高価格であるため、放電灯装置自身の大きさも大きくな り、 また重く、 さらには価格も高くなつてしまう。

この発明は、前述した課題、 問題点を解決するためになされたもので、機器を 高力率にしても小型化でき、安価な放電灯点灯装置および照明装置を得ることを 目的とする。 発明の開示

この発明に係る放電灯点灯装置は、商用交流電源を全波整流する整流回路と、 この整流回路による電圧を昇圧または降圧する昇降圧回路と、この昇降圧回路に よる昇降圧を制御する制御部と、前記昇降圧回路により昇降圧された電流の極性 を切り換える極性切換回路と、この極性切換回路による電流が流される放電灯と 商用交流電源のゼロクロスを検出する検出部とを備え、前記検出部によるゼロク ロス検出信号を受け、前記放電灯に流れる電流を商用交流電源の 0度および 1 8 0度の位相付近よりも 9 0度および 2 7 0度の位相付近が大きくなるように前 記制御部により前記昇降圧回路を制御するものである。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、前記極性切換回路により前記放電灯 に流れる電流の向きを商用交流電源の周波数と同じまたはその周波数以上で極 性を切り換える時に、少なくとも商用交流電源の 0度の位相付近と 1 8 0度の位 相付近で放電灯に流れる電流を切り換えるものである。

さらに、 この発明に係る放電灯点灯装置は、前記極性切換回路により前記放電 灯に流れる電流の向きを商用交流電源の周波数と同じまたはその周波数以上で 極性を切り換える時に、少なく とも商用交流電源の 9 0度の位相付近と 2 7 0度 の位相付近で放電灯に流れる電流を切り換えるものである。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、前記検出部に商用交流電源の位相を 検出する機能を備え、前記放電灯に流れる電流を商用交流電源電圧と略同位相で. かつ、略正弦波になるように、前記制御部により前記昇降圧回路を制御し、前記 極性切換回路により電流の極性を切り換えるものである。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、前記放電灯に流れる電流が、 9 0度 および 2 7 0度の位相付近で一定になるように制御するものである。

また、 この発明に係わる放電灯点灯装置は、前記放電灯に流れる電流が、正弦 波の二乗波形になるように制御するものである。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、前記放電灯に流れる電圧を検出する 電圧検出部を備え、前記電圧検出部による検出値に応じて前記制御部により前記 昇降圧回路を制御し、 前記放電灯へ入力される電力を一定にするものである。 また、 この発明に係る照明装置は、上記のいずれかに記載の放電灯点灯装置を 具備したものである。 図面の簡単な説明

図 1 はこの発明の実施例 1 、 2に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図. _

4 図 2はこの発明の実施例 1 に係る放電灯点灯装置の動作を示す動作波形図、 図 3はこの発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置の動作を示す動作波形図、 図 4はこの発明の実施例 3に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図、 図 5はこの発明の実施例 4に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図、 図 6はこの発明の実施例 5に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図、 図 7はこの発明の実施例 6に係る放電灯点灯装置の動作を示す動作波形図、 図 8はこの発明の実施例 7に係る放電灯点灯装置の動作を示す動作波形図、 図 9は従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明の各実施例について図面に基づいて説明する。

実施例 1 .

この発明の実施例 1 に係る放電灯点灯装置について図 1 から図 2を参照しな がら説明する。図 1 はこの発明の実施例 1 に係る放電灯点灯装置の構成を示すブ ロック図、 また、図 2はこの発明の実施例 1 に係る放電灯点灯装置の動作を示す 動作波形図である。

図 1 において、 1 は商用交流電源、 2は商用交流を全波整流するダイォ— ドブ リ ッジからなる整流回路、 3は全波整流された電圧の昇圧および降圧を行う昇降 圧コンバータであり、昇降圧コンバ一タ 3はスィツチング素子 3 a、 卜ランス 3 b、 ダイオー ド 3 c、 コンデンサ 3 dから構成されている。

4は放電灯 6に流れる電流を検出する電流検出抵抗、 5は放電灯 6に流れる電 流の極性を変える極性切り換え回路であり、スイッチング素子 5 a、スィヅチン グ素子 5 b、スィヅチング素子 5 c、スイ ツチング素子 5 dから構成されている, 6は放電灯、 7は高圧パルスを発生させて放電灯 6を始動させる始動パルス発生 回路、 8は制御電源を生成する制御電源生成回路である。

9は制御回路であり、商用交流のゼロクロスを検出する検出部 9 a、昇降圧コ _

5 ンバ一タ 3を制御する制御部 9 b、電流検出抵抗 4による放電灯 6の電流を検出 する電流検出部 9 c、始動パルス発生回路 7を制御する始動パルス制御部 9 d、 目標電流演算部 9 e、極性切り換え回路 5を制御する制御部 9 f から構成されて いる o

図 2において、 （ a )は商用交流電源 1 の電流電圧波形、 （ b )は極性切り換え 回路 5のスィ ッチング素子 5 aおよびスィ ヅチング素子 5 dの O N / O F F状 態、 （ c ) は極性切り換え回路 5のスイ ッチング素子 5 bおよびスイ ッチング素 子 5 cの〇 N / 0 F F状態、 （ d ) は目標電流演算部 9 eにより演算された目標 電流、 （ e ) は放電灯 6を流れる電流をそれぞれ示す。

次にこの発明の実施例 1 に係る放電灯点灯装置の動作について図面を参照し ながら説明する。

まず、商用交流電源 1 から電力が供給されると、制御電源生成回路 8が制御回 路 9への制御電源を生成して供給し、制御回路 9が動作を開始する。制御回路 9 では、始動パルス制御部 9 dが始動パルス発生回路 7を制御し、放電灯 6に高圧 パルスを印加して放電灯 6を点灯させる。

放電灯 6が点灯すると、電流検出抵抗 4に電流が流れ始め、 この電流を電流検 出部 9 cが検出する。一方、 目標電流演算部 9 eでは目標電流が演算される。そ こで、制御部 9 bは、電流検出部 9 cにより検出された電流と目標電流演算部 9 _eにより演算された目標電流を比較し、検出電流と目標電流が等しくなるように 昇降圧コンバータ 3を制御し、 フィー ドバック制御を行う。

昇降圧コンバ一タ 3では、スィツチング素子 3 aは数十 k H zの高周波で 0 N /〇 F Fを繰り返し、スィヅチング素子 3 aが 0 N状態の場合には卜ランス 3 b の一次側に電流が流れて、 卜ランス 3 bにエネルギーが蓄積される。一方、 スィ ツチング素子 3 aが 0 F F状態の場合には、蓄えられたエネルギーが卜ランス 3 bの二次側に電力として放出される。放出された電力は、数十 k H zの高周波な ので、ダイォ— ド 3 cとコンデンサ 3 dにより高周波成分が除去されて放電灯 6 _

6 に供給される。

そこで、制御部 9 bは、目標電流演算部 9 eによる目標電流よりも電流検出部 9 cによる検出電流が少ない場合には、スィツチング素子 3 aの 0 N状態の時間 を増やすことにより、二次側に放出される電力を増加させ、放電灯 6に流れる電 流を増やす。 また、 目標電流より検出電流が大きい場合には、 スィツチング素子 3 aの〇 N状態の時間を減らすことにより、二次側に放出される電力を減少させ. 放電灯 6に流れる電流を減らす。 これらの動作を高速で行うことにより、放電灯 6の電流が目標電流と一致するように制御する。

次に、制御部 9 f は、極性切り換え回路 5を制御し、 スイ ッチング素子 5 aと スィ ヅチング素子 5 dの組とスィ ツチング素子 5 Gとスィ ツチング素子 5 bの 組を交互に 0 N状態にさせることにより、昇降圧コンバータ 3から出力された直 流電流を交流電流と し、 放電灯 6 へ流す。

そこで、検出部 9 aは、商用交流電源 1 における電圧の周期的な変化において 零ボル卜になった場合にゼロクロス検出信号を出力する。

目標電流演算部 9 eは、検出部 9 aからのゼロクロス検出信号を受け、例えば 図 2の （ a ) に示すような商用交流電圧波形に対して、 図 2の （ d ) に示すよう に 0度および 1 8 0度付近では目標電流値を小さく、 9 0度および 2 7 0虔付近 では目標電流値を大きくなるように目標電流を演算する。

制御部 9 f は、検出部 9 aからのゼロクロス検出信号を受け、スィツチング素 子 5 aとスィツチング素子 5 dの組は図 2の（ b )に示すように 0 N状態と〇 F F状態を切り替え、スィツチング素子 5 cとスィツチング素子 5 bの組は図 2の ( c ) に示すように 0 N状態と〇 F F状態を切り替える。

これにより、 放電灯 6に流れる電流は、 図 2の （ e ) に示すように極性が 0度. 1 8 0度で切り換えられ、 図 2の （ a )の商用交流電源 1 に同期した正弦波状の 電流となる。商用交流電源 1 から放電灯点灯装置に流れ込む電流と放電灯 6に流 れる電流は比例関係にあるので、放電灯点灯装置の入力電流も商用交流電源 1 に 同期した正弦波状の電流となり、 入力力率が高くなり、 また、昇圧ィンバ一夕の ような力率改善回路が 要であるため、小型で安価な放電灯点灯装置を得ること ができる。 実施例 2.

この発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置について図 1 、図 3を参照しながら 説明する。図 1 はこの発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロッ ク図であり、実施例 1 と同じ図である。 また、 図 3はこの発明の実施例 2に係る 放電灯点灯装置の動作を示す動作波形図である c

図 3において、 （ a )は商用交流電源 1 の電流電圧波形、 （ b )改善前の放電灯' 6から放出される光束、 （ c ) は極性切り換え回路 5のスィツチング素子 5 aお よびスイ ッチング素子 5 dの O N/O F F状態、 （ d ) は極性切り換え回路 5の スイッチング素子 5 bおよびスイ ッチング素子 5 Gの O N/ O F F状態、 （ e ) は目標電流演算部 9 eにより演算された目標電流、 （ f ) は放電灯 6に流れる電 流、 （ g )は改善後の放電灯 6から放出される光束、 （ h )は放電灯 1 6を流れる 電流をそれぞれ示す。 次にこの発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置の動作について図面を参照し ながら説明する。

まず、 実施例 1 では、 放電灯 6へ流す電流の極性切り換えは、 図 2の （ e ) に 示すように商用交流電源 1 の 0度と 1 8 0度で行っているが、この時の放電灯 6 の放つ光束の大きさは、 図 3の （ b ) に示すように極性によって段差が生じてい る。 これは、放電灯へ正負で同じ大きさの電流を流したとしても、極性により発 光効率が異なるために生じてしまう現象である。 さらに、 図 3の （ b ) の光束の ピークを結ぶと、 図 3の （ i ) のような脈流の波形となり、 人間の目には、 この 低周波の脈流がチラツキとして感じやすくなる。 _

8 そこで、実施例 2では、制御部 9 f が極性切り換え回路 5を制御し、図 3の（ a ) の商用交流電圧波形に対して、スィツチング素子 5 aとスィツチング素子 5 dの 組は図 3の （ c ) に示すように、 スィ ヅチング素子 5 bとスィ ツチング素子 5 c の組は図 3の （ d ) に示すように、 それぞれ 9 0度と 2 7 0度で 0 N状態と 0 F F状態を切り替える。 これにより、 目標電流演算部 9 eにより演算され、昇降圧 コンバ一タ 3から出力された図 3の （ e ) に示す目標電流が、極性切り換え回路 5により図 3の （ f ) に示すように極性が切り替えられ、 0度、 1 8 0度付近で は電流値を小さく、 9 0度、 2 7 0度付近では電流を大きく して、放電灯 6に流 れる。

これにより、放電灯 6に流れる電流が商用交流電源電圧と略同位相で、絶対値 が略正弦波電流に制御され、 放電灯 6の放つ光束の大きさは、 図 3の （ g ) に示 すようになり、光束のピーク値が揃う特性を有することになり、実施例 1 に比べ て、 人間の目にはチラツキが感じにく くなる。 実施例 3 .

この発明の実施例 3に係る放電灯点灯装置について図 4を参照しながら説明 する。図 4はこの発明の実施例 3に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図 である。

図 4において、電流検出抵抗 4は整流回路 2と昇降圧コンバータ 3の間に設け られており、他の構成については、上記実施例 1 または上記実施例 2の放電灯点 灯装置と同一である。

次にこの発明の実施例 3に係る放電灯点灯装置の動作について図面を参照し ながら説明する。電流検出抵抗 4以外の構成部分の動作については、上記実施例 1 または上記実施例 2の放電灯点灯装置と同一である。

電流検出抵抗 4の動作については、上記実施例 1 または上記実施例 2の放電灯 点灯装置では放電灯電流を検出していたが、実施例 3では放電灯点灯装置の入力 _

9 電流を検出し、 この入力電流が 0度および 1 8 0度付近では電流値を小さく、 9 0度および 2 7 0度付近では電流値を大きくなるように目標電流を演算する。制 御部 9 bは、この目標電流と電流検出部 9 cによる検出電流が等しくなるように 昇降圧コンバータ 3を制御し、 フィー ドバック制御を行う。

これにより、放電灯点灯装置の入力電流も商用交流電源 1 に同期した正弦波状 の電流となり、 入力力率が高くなり、 また、昇圧コンバ一夕のような力率改善回 路が不要であるため、 小型で安価な放電灯点灯装置を得ることができる。 実施例 4 .

この発明の実施例 4に係る放電灯点灯装置について図 5を参照しながら説明 する。図 5はこの発明の実施例 4に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図 である。

図 5において、 9 gは制御回路 9内に設けられた放電灯電圧検出部であり、他 の構成については、上記実施例 1 または上記実施例 2の放電灯点灯装置と同一で ある。

次にこの発明の実施例 4に係る放電灯点灯装置の動作について図 5を参照し ながら説明する。放電灯電圧検出部 9 g以外の構成部分の動作については、上記 実施例 1 または上記実施例 2の放電灯点灯装置と同一である。

制御回路 9の動作については、目標電流演算部 9 eが放電灯電圧検出部 9 gか らの放電灯 6の電圧情報を受け、放電灯 6の電圧が高い場合は目標電流の振幅を 小さくする、例えば放電灯電圧が 1 0◦ボル卜の場合は目標電流の振幅を 1 . 5 ァンペアとし、放電灯 6の電圧が低い場合は目標電流の振幅を大きくする、例え ば放電灯電圧が 7 5ボル卜の場合は目標電流の振幅を 2 . 0アンペアとする。制 御部 9 bは、この目標電流と電流検出部 9 cによる検出電流が等しくなるように 昇降圧コンバータ 3を制御し、 フィー ドバック制御を行う。

これにより、放電灯への投入電力が、放電灯の経年変化、個体差により生じる _

10 放電灯電圧の違いに関係なく一定となり、 明るさが一定となる。 実施例 5 .

この発明の実施例 5に係る放電灯点灯装置について図 6を参照しながら説明 する。図 6はこの発明の実施例 5に係る放電灯点灯装置の構成を示すプロック図 である。

図 6において、 1 は商用交流電源、 2は商用交流を全波整流するダイ才ー ドブ リッジからなる整流回路、 3は全波整流された電圧の昇圧および降圧を行う昇降 圧コンパ一夕であり、昇降圧コンバ一タ 3はスィツチング素子 3 a、 トランス 3 b、 ダイオー ド 3 c、 ダイ才一 ド 3 f 、 コンデンサ 3 d、 コンデンサ 3 eから構 成されている。

4は放電灯 6に流れる電流を検出する電流検出抵抗、 5は放電灯 6に流れる電 流の極性を変える極性切り換え回路であり、スイッチング素子 5 a、スイッチン グ素子 5 bから構成されている。 6は放電灯、 7は高圧パルスを発生させて放電 灯 6を始動させる始動パルス発生回路、 8は制御電源を生成する制御電源生成回 路である。

9は制御回路であり、商用交流のゼロクロスを検出する検出部 9 a、昇降圧コ ンバータ 3を制御する制御部 9 b、電流検出抵抗 4による放電灯 6の電流を検出 する電流検出部 9 c、始動パルス発生回路 7を制御する始動パルス制御部 9 d、 目標電流演算部 9 e、極性切り換え回路 5を制御する制御部 9 f から構成されて いる。

次にこの発明の実施例 5に係る放電灯点灯装置の動作について図面を参照し ながら説明する。

まず、商用交流電源 1 から電力が供給されると、制御電源生成回路 8が制御回 路 9への制御電源を生成して供給し、制御回路 9が動作を開始する。制御回路 9 では、始動パルス制御部 9 dが始動パルス発生回路 7を制御し、放電灯 6に高圧 _

11 パルスを印加して放電灯 6を点灯させる。

放電灯 6が点灯すると、電流検出抵抗 4に電流が流れ始め、 この電流を電流検 出部 9 cが検出する。一方、 目標電流演算部 9 eでは目標電流が演算される。そ こで、制御部 9 bは、電流検出部 9 cにより検出された電流と目標電流演算部 9 eにより演算された目標電流を比較し、検出電流と目標電流が等しくなるように 昇降圧コンバータ 3を制御し、 フィー ドバック制御を行う。

昇降圧コンバータ 3では、スィツチング素子 3 aは数十 k H zの高周波で O N

/ O F Fを繰り返し、スィツチング素子 3 aが 0 N状態の場合には卜ランス 3 b の一次側に電流が流れて、 卜ランス 3 bにエネルギーが蓄積される。一方、 スィ ツチング素子 3 aが 0 F F状態の場合には、蓄えられたエネルギーがトランス 3 bの二次側に電力として放出される。

このとき、極性切り換え回路 5のスィツチング素子 5 aが 0 N状態の場合には. 放出された数十 k H zの高周波電力は、ダイオー ド 3 cとコ ンデンサ 3 dにより 高周波成分が除去されて、 図 6の （ a ) の矢印方向に電流が流れる。 一方、 極性 切り換え回路 5のスィツチング素子 5 bが 0 N状態の場合には、放出された数十 k H zの高周波電力は、ダイ才— ド 3 f とコンデンサ 3 eにより高周波成分が除 去されて、 図 6の （ b ) の矢印方向に電流が流れる。

制御部 9 bは、目標電流演算部 9 eによる目標電流よりも電流検出部 9 cによ る検出電流が少ない場合には、スィツチング素子 3 aの 0 N状態の時間を増やす ことにより、二次側に放出される電力を増加させ、放電灯 6に流れる電流を増や す。 また、 目標電流より検出電流が大きい場合には、 スィ ツチング素子 3 aの 0

N状態の時間を減らすことにより、二次側に放出される電力を減少させ、放電灯

6に流れる電流を減らす。 これらの動作を高速で行うことにより、放電灯 6の電 流が目標電流と一致するように制御する。

制御部 9 f は、極性切り換え回路 5を制御し、スイ ッチング素子 5 aとスイツ チング素子 5 bを交互に 0 N状態にさせることで、放電灯 6に交流の電流が流れ ―

12 る。

検出部 9 aは、商用交流電源 1 のゼロクロスとゼロクロス間の周期を検出し、 目標電流演算部 9 eは、検出部 9 aからのゼロクロス検出信号を受け、例えば、 図 2の （ a ) に示すように商用交流電圧波形に対して図 2 ( d ) に示すように 0 虔、 1 8 0度付近では目標電流を小さく、 9 0度、 2 7 0度付近では目標電流が 大きくなるように目標電流を演算する。

制御部 9 f は検出部 9 aからのゼロクロス検出信号を受け、実施例 1 のように スィツチング素子 5 aとスィツチング素子 5 bを商用交流電源の 0度、 1 8 0度 で切り換えて、放電灯 6に流れる電流を商用交流電源の 0度、 1 8 0度で反転さ せる。

これにより、放電灯 6に流れる電流は、商用交流電源 1 に同期した正弦波状の 電流となり、商用交流電源 1 から放電灯点灯装置に流れ込む電流と放電灯 6に流 れる電流は比例関係にあるので、放電灯点灯装置の入力電流も商用交流電源 1 に 同期した正弦波状の電流となり、 入力力率が高くなり、 また、昇圧ィンバ一夕の ような力率改善回路が不要であるため、小型で安価な放電灯点灯装置を得ること ができる。

あるいは、制御部 9 f はゼロクロス検出信号を受け、実施例 2のようにスィッ チング素子 5 aとスィヅチング素子 5 bを商用交流電源の 9 0度、 2 7 0度で切 り換えて、放電灯 6に流れる電流を商用交流電源の 9 0度、 2 7 0度で反転させ る ₀

これにより、放電灯 6の放つ光束の大きさは、光束のピーク値が揃う特性を有 することになり、 人間の目にはチラツキが感じにく くなる。 実施例 6 .

この発明の実施例 6に係る放電灯点灯装置について図 7を参照しながら説明 する。図 7はこの発明の実施例 6に係る放電灯点灯装置の動作を示す動作波形図 である。

図 7において、 （ a )は商用交流電源 1 の電流電圧波形、 （ e )は上記実施例 1 〜 5による目標電流演算部 9 eにより演算された目標電流、 （ c ) は本実施例に よる目標電流演算部 9 eにより演算された 9 0度付近、 2 7 0度付近でフラッ 卜 となる目標電流である。

この実施例では、 図 7 ( c ) 以外の動作ついては、 上記実施例 1〜 5と同様で ある。

目標電流演算部 9 eでは、 図 7 ( c ) の目標電流が演算され、制御部 9 bは、 電流検出部 9 cにより検出された電流と目標電流演算部 9 eにより演算された 目標電流を比較し、検出電流と目標電流が等しくなるように昇降圧コンバ一タ 3 を制御し、 フィー ドバック制御を行う。

これにより、電流波形と同様に光束のピーク部分がフラヅ 卜になり、さらにチ ラツキが少なくなる。 実施例 7 . この発明の実施例 7に係わる放電灯点灯装置について図 8を参照しながら説 明する。図 8はこの発明の実施例 7に係る放電灯点灯装置の動作を示す動作波形 図である。

図 8において、 （ a ) は放電灯電流波形、 （ b ) は放電灯電圧波形である。 この 実施例では、 図 8以外の動作ついては、 上記実施例 1 ~ 6と同様である。

図 8からも明らかなように、放電灯電圧は放電灯電流が小さいところでは、再 点弧電圧により眺ね上がりが見られるが、それ以外のところでは、放電灯電流に かかわらず、 一定の電圧となる定電圧特性を示す。

放電灯電圧が所定の定電圧 Aで、 商用交流電源電圧が V - s i n Θの時、 商用 交流電源から放電灯点灯装置に流れる電流を商用交流電源電圧に同期した I - s i n Θの波形としたい場合には、 V ' s i n S x l ' s i n 0 = A x放電灯電流 の式から、放電灯電流は s i η Θの二乗の波形にすれば、入力電流が商用交流電 源電圧に同期した s i n 0の波形となり、最も入力電流の歪みが少なく、かつ、 力率が良くなる。

目標電流演算部 9 eでは、 s i η Θの二乗の波形の目標電流が演算され、制御 部 9 bは、電流検出部 9 cにより検出された電流と目標電流演算部 9 eにより演 算された目標電流を比較し、検出電流と目標電流が等しくなるように昇降圧コン バータ 3を制御し、 フィー ドバヅク制御を行う。

なお、上記実施例 1 ~ 7は放電灯点灯装置について説明したが、 これらの放電 灯点灯装置を照明装置に取りつけることにより、チラツキの少なく、低価格な、 小型の照明器具を提供できる。 産業上の利用の可能性

この発明に係る放電灯点灯装置は、以上説明したとおり、商用交流電源を全波 整流する整流回路と、この整流回路による電圧を昇圧または降圧する昇降圧回路 と、 この昇降圧回路による昇降圧を制御する制御部と、前記昇降圧回路により昇 降圧された電流の極性を切り換える極性切換回路と、この極性切換回路による電 流が流される放電灯と、商用交流電源のゼロクロスを検出する検出部とを備え、 前記検出部によるゼロクロス検出信号を受け、前記放電灯に流れる電流を商用交 流電源の 0度および 1 8 0度の位相付近よりも 9 0度および 2 7 0度の位相付 近が大きくなるように前記制御部により前記昇降圧回路を制御するので、放電灯 点灯装置への入力電流が、商用交流電圧と同期して高力率となり、昇圧インバー 夕の様な力率改善回路を用いなくても、入力力率が高くなり、安価で小型化でき るという効果を奏する。 また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、以上説明したとおり、前記極性切換 回路により前記放電灯に流れる電流の向きを商用交流電源の周波数と同じまた はその周波数以上で極性を切り換える時に、少なく とも商用交流電源の 0度の位 相付近と 1 8 0度の位相付近で放電灯に流れる電流を切り換えるので、切り換え 時に放電灯に流れている電流はほぼゼロなので、流れている電流に比例して生じ る切り換え損失がなく、 ノィズの発生も押さえられ、高効率にできるという効果 を奏する。

さらに、 この発明に係る放電灯点灯装置は、 以上説明したとおり、前記極性切 換回路により前記放電灯に流れる電流の向きを商用交流電源の周波数と同じま たはその周波数以上で極性を切り換える時に、少なく とも商用交流電源の 9 0度 の位相付近と 2 7 0度の位相付近で放電灯に流れる電流を切り換えるので、極性 による放電灯の発光効率が原因で生じる光束のピーク差がなくなり、チラツキを 少なくできるという効果を奏する。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、 以上説明したとおり、前記検出部に 商用交流電源の位相を検出する機能を備え、前記放電灯に流れる電流を商用交流 電源電圧と略同位相で、 かつ、 略正弦波になるように、前記制御部により前記昇 降圧回路を制御し、前記極性切換回路により電流の極性を切り換えるので、商用 交流電源から放電灯点灯装置に流れ込む電流も正弦波状になり、歪みを少なくで きるという効果を奏する。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、以上説明したとおり、前記放電灯に 流れる電流が、 9 0度および 2 7 0度の位相付近で一定になるように制御するの で、光束のピーク付近でフラッ 卜になる部分が増えるので、チラツキを少なくで きるという効果を奏する。

また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、以上説明したとおり、前記放電灯に 流れる電流が、商用交流電源電圧に同期した正弦波の二乗になるように制御する ので、入力電流が商用交流電源電圧に同期した正弦波の波形となり、最も入力電 流の歪みが少なく、 かつ、 力率が良くなるという効果を奏する。 また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、以上説明したとおり、前記放電灯に 流れる電圧を検出する電圧検出部を備え、前記電圧検出部による検出値に応じて 前記制御部により前記昇降圧回路を制御し、前記放電灯へ入力される電力を一定 にするので、放電灯への投入電力が、放電灯の経年変化、個体差により生じる放 電灯電圧の違いに関係なく一定となり、放電灯の経年変化、個体差により生じる 放電灯電圧の違いに関係なく、 明るさを一定にできるという効果を奏する。 また、 この発明に係る照明装置は、 以上説明したとおり、上記のいずれかに記 載の放電灯点灯装置を具備したので、 チラツキの少なく、低価格な、 小型の照明 器具を提供できるという効果を奏する。

Claims

請求の範囲

1 . 商用交流電源を全波整流する整流回路と、

この整流回路による電圧を昇圧または降圧する昇降圧回路と、

この昇降圧回路による昇降圧を制御する制御部と、

前記昇降圧回路により昇降圧された電流の極性を切り換える極性切換回路と、 この極性切換回路による電流が流される放電灯と、

商用交流電源のゼロクロスを検出する検出部とを備え、

前記検出部によるゼロクロス検出信号を受け、前記放電灯に流れる電流を商用 交流電源の 0度および 1 8 0度の位相付近よりも 9 0度および 2 7 0虔の位相 付近が大きくなるように前記制御部により前記昇降圧回路を制御することを特 徴とする放電灯点灯装置。

2 .前記極性切換回路により前記放電灯に流れる電流の向きを商用交流電源の周 波数と同じまたはその周波数以上で極性を切り換える時に、少なく とも商用交流 電源の 0度の位相付近と 1 8 0度の位相付近で放電灯に流れる電流を切り換え ることを特徴とする請求項 1 記載の放電灯点灯装置。

3 .前記極性切換回路により前記放電灯に流れる電流の向きを商用交流電源の周 波数と同じまたはその周波数以上で極性を切り換える時に、少なくとも商用交流 電源の 9 0度の位相付近と 2 7 0度の位相付近で放電灯に流れる電流を切り換 えることを特徴とする請求項 1 記載の放電灯点灯装置。

4 . 前記検出部に商用交流電源の位相を検出する機能を備え、

前記放電灯に流れる電流を商用交流電源電圧と略同位相で、 かつ、略正弦波に なるように、前記制御部により前記昇降圧 0■路を制御し、前記極性切換回路によ り電流の極性を切り換えることを特徴とする請求項 1 〜 3のいずれかに記載の 放電灯点灯装置。

5 .前記放電灯に流れる電流が、 9 0度および 2 7 0度の位相付近で一定になる ように制御することを特徴とする請求項 4記載の放電灯点灯装置。

6 . 前記放電灯に流れる電流が、商用交流電源電圧に同期した正弦波の二乗にな るように制御することを特徴とする請求項 4記載の放電灯点灯装置。

7 . 前記放電灯に流れる電圧を検出する電圧検出部を備え、 .

前記電圧検出部による検出値に応じて前記制御部により前記昇降圧回路を制 御し、前記放電灯へ入力される電力を一定にすることを特徴とする請求項 1 〜6 のいずれかに記載の放電灯点灯装置。

8 .上記請求項 1 〜7のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴 とする照明装置。