JP2699357B2 - 電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、放電ランプを高周波にて始動・点灯する放
電ランプ点灯装置の電源装置に関する。 従来の技術 従来の放電ランプ点灯装置は、例えば特願昭59−9591
3号明細書やNational Technical Report Vol.33 No.3 p
294に示されているように、第４図のような回路になっ
ていた。 すなわち、第４図において、商用電源１の交流電圧を
整流ブリッジ２で整流し平滑用コンデンサ３で平滑して
電源回路４が構成され、その出力に共振用インダクタン
ス５とコンデンサ６の並列共振回路７とトランジスタ11
とが直列に接続されている。さらに並列共振回路７の両
端には電流制限用のインダクタンス８と蛍光ランプ10と
が直列に接続され、蛍光ランプ10の反電源側に始動用コ
ンデンサ９が接続されている。インダクタンス８の２次
巻線8bは一端をコンデンサ13を介してトランジスタ11の
ベースに接続され、他端をインダクタンス12を介してト
ランジスタ11のエミッタに接続されている。トランジス
タ11のベース・エミッタ間にはダイオード15と抵抗14の
直列回路が逆方向に接続され、トランジスタ11のベース
と並列共振回路７の反トランジスタ11側端との間に起動
用抵抗16が接続されて駆動回路17を構成している。イン
ダクタンス5,8はパワーインダクタンスのため、他への
影響を少なくするため、一般に閉磁路のインダクタンス
を用いる。以上のように構成された従来の回路の動作を
説明する。電源が投入されると、電源回路４に電圧が発
生し起動用抵抗16によってトランジスタ11が導通して並
列共振回路７とインダクタンス８とコンデンサ９とを介
して電流が流れる。インダクタンス８の２次巻線8bに正
の電圧が発生しインダクタンス８の２次巻線8bからコン
デンサ13とインダクタンス12を介してベース電流が供給
されて、トランジスタ11のオンを維持する。このときイ
ンダクタンス８の２次巻線8bに発生した正の電圧によっ
てインダクタンス12とコンデンサ13においてその固有振
動周波数で直列共振が発生し、その半周期付近で共振電
流すなわちベース電流が正から負になるとトランジスタ
11のベース・エミッタ間の蓄積電荷が急速に放出されて
トランジスタ11はターンオフする。トランジスタ11がオ
フするとコンデンサ９とインダクタンス８の直列共振回
路とインダクタンス５に蓄られたエネルギーがコンデン
サ６と蛍光ランプ10とコンデンサ９とインダクタンス８
とインダクタンス５に放出され蛍光ランプ10の予熱電流
および始動電圧となる。このとき、これらの回路の固有
振動周波数によるインダクタンス８の１次巻線8aを流れ
る振動電流は、インダクタンス８の２次巻線8bに負の電
圧を発生させる。そのため、ダイオード15と抵抗14を介
してトランジスタ11のベース・エミッタ間に逆電圧を印
加しトランジスタ11のオフを維持する。振動電流が負の
ピークを過ぎるとインダクタンス８の２次巻線8bに正の
電圧が発生し、トランジスタ11をオンし、上記動作を繰
返す。時間の経過とともに蛍光ランプ10の予熱電極の温
度が上昇し蛍光ランプ10は点灯する。 始動後は、回路の動作はほぼ同様であるが蛍光ランプ
10のインピーダンスがコンデンサ９のインピーダンスに
並列に接続されるため、コンデンサ９の電流は減りラン
プを電流が流れる。そのため、インダクタンス８とコン
デンサ９の共振が小さくなり、インダクタンス８の２次
巻線8bには電源回路４の出力電圧とランプ電圧の差に応
じた正負のベース電圧が生じて、駆動回路17の固有振動
周波数に応じてトランジスタ11をオン・オフ制御し、安
定に蛍光ランプを点灯する。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では、電源電圧や放
電ランプ10の特性値などをフィードバックして出力を安
定化させる回路は特別に設けていないため、交流電源１
の電圧変動時には、トランジスタ11のストレージタイム
やインダクタンス８の２次巻線8bによって正帰還がかか
り、電源電圧や放電ランプ10の変動に対してその変動を
助長するように変動を起こし変動が大きくなる。そのた
め、使用素子の定格が大きくなったり放電ランプの特性
が大きく変わったりする問題があった。 問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するため、出力電圧の極性
が一定である電源と、前記電源の出力端に接続され前記
電源と順方向の電流をオン・オフする制御端子付スイッ
チ手段と２次巻線を有するインダクタンスと少なくとも
一つ以上の開磁路のインダクタンスＡとコンデンサとか
らなる自励式インバイータと、前記インバータの出力端
に接続された負荷と、前記２次巻線を有するインダクタ
ンスの２次巻線と前記少なくとも一つ以上の開磁路のイ
ンダクタンスＡから発する磁力線により自己インダクタ
ンスを減じる方向に磁力線を発生する開磁路のインダク
タンスＢとコンデンサとを少なくとも備えて直列に接続
して前記２次巻線の出力で前記スイッチ手段をオン・オ
フ制御する閉回路とを備えたものである。 作用 本発明は前記した構成により、インバータのパワー部
の開磁路のインダクタンスＡが発生する磁力線により、
インバータの制御端子付スイッチ手段の駆動回路部に用
いる開磁路のインダクタンスＢの自己のインダクタンス
を減少させるように構成することにより、インバータの
パワー部の特性値を駆動回路部に負帰還できる。 実施例 以下、本発明の第一の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。第１図は本発明の放電ランプ点灯装置の第一
の実施例を示す回路図である。また、第２図は本発明の
第一の実施例の実装図である。第１図において商用電源
１と整流ブリッジ２と平滑用コンデンサ３からなる出力
電圧の極性が一定である電源回路４と、その出力に接続
された共振用インダクタンス５とコンデンサ６の並列共
振回路７と制御端子付スイッチ素子であるトランジスタ
11と並列共振回路７の両端に接続された電流制限用のイ
ンダクタンス８とからなる自励式インバータと、インダ
クタンス８を介して接続された蛍光ランプ10と、蛍光ラ
ンプ10の反電源側に接続された始動用コンデンサと、イ
ンダクタンス８の２次巻線8bとコンデンサ13とインダク
タンス12とを直列に接続してトランジスタ11のベース・
エミッタ間に接続した閉回路と、トランジスタ11のベー
ス・エミッタ間に接続したダイオード14と抵抗15の直列
回路とは従来例の放電ランプ点灯装置と回路構成は同じ
である。従来例と異なるのは、インダクタンスＡである
インダクタンス５と、インダクタンスＢであるインダク
タンス12が開磁路のドラムコアで構成された点であり、
第２図に示すようにパワー回路の開磁路のインダクタン
ス５の磁力線が、インダクタンス12の発生する磁力線と
反対方向になるように鎖交するように配置して、パワー
回路のインダクタンス５の磁力線によってインダクタン
ス12の自己のインダクタンスを減じるようにした点であ
る。 以上のように構成された本発明の第一の実施例の回路
の動作を説明する。電源が投入されると、電源回路４に
電圧が発生し起動用抵抗16によってトランジスタ11が導
通して並列共振回路７とインダクタンス８とコンデンサ
９とを介して電流が流れ、インダクタンス８の２次巻線
8bを介してコンデンサ13とインダクタンス12の共振電流
であるベース電流が供給されて、トランジスタ11のオン
を維持する。このとき、インダクタンス５から発生した
磁力線はインダクタンス12に対して逆方向に鎖交し、イ
ンダクタンス12のインダクタンス値を減少させている。
そのインダクタンス12とコンデンサ13との直列共振の半
周期付近で共振電流が正から負になるとトランジスタ11
はターンオフする。トランジスタ11がオフするとコンデ
ンサ９とインダクタンス８の直列共振回路とインダクタ
ンス５に蓄えられたエネルギーがコンデンサ６と蛍光ラ
ンプ10とコンデンサ９とインダクタンス８とインダクタ
ンス５に放出され蛍光ランプ10の予熱電流および始動電
圧となる。このとき、これらの回路の固有振動周波数に
よる振動電流は、インダクタンス８の２次巻線8bに負の
電圧を発生させ、ダイオード15と抵抗14を介してトラン
ジスタ11のベース・エミッタ間に逆電圧を印加しトラン
ジスタ11のオフを維持する。振動電流が負のピークを過
ぎるとインダクタンス８の２次巻線8bに正の電圧が発生
し、トランジスタ11をオンし、上記動作を繰返す。時間
の経過とともに蛍光ランプ10の予熱電極の温度が上昇し
蛍光ランプ10は点灯する。 始動後は、コンデンサ９の電流が減りインダクタンス
８とコンデンサ９の共振が小さくなり、インダクタンス
８の２次巻線8bには電源回路４の出力電圧とランプ電圧
の差に応じた正負のベース電圧が生じて、駆動回路17の
固有振動周波数に応じてトランジスタ11をオン・オフ制
御し、安定に蛍光ランプを点灯する。 以上の蛍光ランプ10の始動・点灯時において、交流電
源１の交流電圧が、例えば増加すると、電源回路４の出
力電圧が増加し、トランジスタ11が導通しているとき、
電源回路４から並列共振回路７とインダクタンス８とコ
ンデンサ９または蛍光ランプ10とを介して流れる電流が
より急激に増加しようとする。そのため、インダクタン
ス８の２次巻線8bを介してコンデンサ13とインダクタン
ス12の共振電流であるベース電流も増加しようとする
が、このとき、インダクタンス５から発生した磁力線は
インダクタンス12に対して逆方向に鎖交し、インダクタ
ンス12のインダクタンス値を減少させている。そのた
め、インダクタンス12とコンデンサ13との直列共振の周
期（Ｔ＝２×π×ルート（L12×C13））が短くなり、こ
の共振電流が正から負になる時期が早くなり、そのため
さらに、ストレージタイムも短くなるため、トランジス
タ11のターンオフ時期が早くなる。そのため、コンデン
サ９とインダクタンス８の直列共振回路とインダクタン
ス５に蓄えられるエネルギー量は小さくなり、コンデン
サ６と蛍光ランプ10とコンデンサ９とインダクタンス８
とインダクタンス５に放出され蛍光ランプ10の予熱電流
や始動電圧または点灯時のランプ電力なども小さくで
き、電源回路４の出力電圧が増加し蛍光ランプ10または
コンデンサ９を介して流れる電流がより急激に増加しよ
うとするのを打ち消すことができる。そのため、交流電
源１の交流電圧の増加に対して蛍光ランプ10の始動時お
よび点灯時の特性の変動を小さくすることができる。ま
た、交流電圧の低下時には反対に、トランジスタ11が導
通しているとき、電源回路４から並列共振回路７とイン
ダクタンス８とコンデンサ９または蛍光ランプ10とを介
して流れる電流がより急激に低下しようとし、そのた
め、インダクタンス８の２次巻線8bを介してコンデンサ
13とインダクタンス12の共振電流であるベース電流も増
加低下してトランジスタ11のオン期間を短くしようとす
るが、インダクタンス５の磁力線が弱くなり、インダク
タンス12のインダクタンス値を大きくして発振周期を長
くして同様に１蛍光ランプ10の始動時および点灯時の特
性の変動を小さくすることができる。 以上のように本実施例によれば、インダクタンス５を
開磁路のドラムコアで構成し、インダクタンス12を開磁
路のドラムコアで構成し、インダクタンス５の磁力線
が、インダクタンス12の発生する磁力線と反対方向に鎖
交するように配置したということにより、特別な帰還回
路を設けることなく安価で簡単な構成で、交流電源１の
交流電圧の変動に対して、蛍光ランプ10の始動時および
点灯時の特性の変動を小さくすることができる。そのた
め、用いる素子として安価なものを用ることができ、か
つ、安全性も向上できる。また、蛍光ランプ10の寿命も
改善できる。 以下、本発明の第二の実施例について説明する。第３
図は本発明の第二の実施例を示す回路実装図である。第
３図において、回路の構成は、第一の実施例と同様に従
来の放電ランプ点灯装置と同様である。従来例と異なる
のは、第一の実施例と同様に開磁路のドラムコアで構成
されるインダクタンスＡであるインダクタンス５と、ド
ラムコアで構成される開磁路のインダクタンスＢである
インダクタンス12であり、第一の実施例と異なるのはイ
ンダクタンス８にさらに直列に挿入された開磁路のドラ
ムコアで構成されるもう一つのインダクタンスＡである
インダクタンス8cである。第３図に示すように蛍光ラン
プ10の電流が通らないパワー回路の開磁路のインダクタ
ンス５の磁力線が、インダクタンス12の発生する磁力線
と反対方向に鎖交するように配置して、パワー回路のイ
ンダクタンス５の磁力線によってインダクタンス12の自
己のインダクタンスを減じるようにするとともに、蛍光
ランプ10を通る電流が通るパワー回路の開磁路のインダ
クタンス8cの磁力線が、インダクタンス12の発生する磁
力線と反対方向に鎖交するように配置して、パワー回路
のインダクタンス8cの磁力線によってインダクタンス12
の自己のインダクタンスを減じるようにする点である。 以上のように構成された本発明の第二の実施例の回路
の動作を説明する。電源が投入されると、電源回路４に
電圧が発生し起動用抵抗16によってトランジスタ11が導
通して並列共振回路７とインダクタンス8,8cとコンデン
サ９とを介して電流が流れ、インダクタンス８の２次巻
線8bを介してコンデンサ13とインダクタンス12の共振電
流であるベース電流が供給されて、トランジスタ11のオ
ンを維持する。このとき、インダクタンス５および8cか
ら発生した磁力線はインダクタンス12に対して逆方向に
鎖交し、インダクタンス12のインダクタンス値を減少さ
せている。そのインダクタンス12とコンデンサ13との直
列共振の半周期付近で共振電流が正から負になるとトラ
ンジスタ11はターンオフする。トランジスタ11がオフす
るとコンデンサ９とインダクタンス8,8cの直列共振回路
とインダクタンス５に蓄えられたエネルギーがコンデン
サ６と蛍光ランプ10とコンデンサ９とインダクタンス8,
8cとインダクタンス５に放出され蛍光ランプ10の予熱電
流および始動電圧となる。このとき、これらの回路の固
有振動周波数による振動電流は、インダクタンス８の２
次巻線8bに負の電圧を発生させ、ダイオード15と抵抗14
を介してトランジスタ11のベース・エミッタ間に逆電圧
を印加しトランジスタ11のオフを維持する。振動電流が
負のピークを過ぎるとインダクタンス８の２次巻線8bに
正の電圧が発生し、トランジスタ11をオンし、上記動作
を繰返す。時間の経過とともに蛍光ランプ10の予熱電極
の温度が上昇し蛍光ランプ10は点灯する。 始動後は、コンデンサ９の電流が減りインダクタンス
8,8cとコンデンサ９の共振が小さくなり、インダクタン
ス８の２次巻線8bには電源回路４の出力電圧とランプ電
圧の差に応じた正負のベース電圧が生じて、駆動回路17
の固有振動周波数に応じてトランジスタ11をオン・オフ
制御し、安定に蛍光ランプを点灯する。 以上の蛍光ランプ10の始動・点灯時において、交流電
源１の交流電圧が、例えば増加すると、電源回路４の出
力電圧が増加し、トランジスタ11が導通しているとき、
電源回路４から並列共振回路７とインダクタンス8,8cと
コンデンサ９または蛍光ランプ10とを介して流れる電流
がより急激に増加しようとする。そのため、インダクタ
ンス８の２次巻線8bを介してコンデンサ13とインダクタ
ンス12の共振電流であるベース電流も増加しようとする
が、このとき、インダクタンス5,8cから発生した磁力線
はインダクタンス12に対して逆方向に鎖交し、インダク
タンス12のインダクタンス値を減少させている。そのた
め、インダクタンス12とコンデンサ13との直列共振の周
期（Ｔ＝２×π×ルート（L12×C13））が短くなり、こ
の共振電流が正から負になる時期が早くなり、そのため
さらに、ストレージタイムも短くなるため、トランジス
タ11のターンオフ時期が早くなる。そのため、コンデン
サ９とインダクタンス8,8cの直列共振回路とインダクタ
ンス５に蓄えられるエネルギー量は小さくなり、コンデ
ンサ６と蛍光ランプ10とコンデンサ９とインダクタンス
８とインダクタンス５に放出され蛍光ランプ10の予熱電
流や始動電圧または点灯時のランプ電力なども小さくで
き、電源回路４の出力電圧が増加し蛍光ランプ10または
コンデンサ９を介して流れる電流がより急激に増加しよ
うとするのを打ち消すことができる。そのため、交流電
源１の交流電圧の増加に対して蛍光ランプ10の始動時お
よび点灯時の特性の変動をさらに小さくすることができ
る。また、交流電圧の低下時には反対に、トランジスタ
11が導通しているとき、電源回路４から並列共振回路７
とインダクタンス8,8cとコンデンサ９または蛍光ランプ
10とを介して流れる電流がより急激に低下しようとし、
そのため、インダクタンス８の２次巻線8bを介してコン
デンサ13とインダクタンス12の共振電流であるベース電
流も低下してトランジスタ11のオン期間を短くしようと
するが、インダクタンス5,8cの磁力線が弱くなり、イン
ダクタンス12のインダクタンス値を大きくして発振周期
を長くして同様に１蛍光ランプ10の始動時および点灯時
の特性の変動を小さくすることができる。さらに、蛍光
ランプ10のランプ特性が変化したり、ばらついたり、異
常点灯時（寿命末期などでランプ電流がほとんど流れな
い時）には、インダクタンス8cによって、蛍光ランプ10
のランプ特性の変化を小さくするようにできる。すなわ
ち、例えば、ランプ電流が多くなった場合にはインダク
タンス8cから発生した磁力線は強くなり、インダクタン
ス12に対して逆方向に鎖交するためインダクタンス12の
インダクタンス値を減少させる。そのため、インダクタ
ンス12とコンデンサ13との直列共振の周期が短くなり、
トランジスタ11のターンオフ時期が早くなる。そのた
め、コンデンサ９とインダクタンス8,8cの直列共振回路
とインダクタンス５に蓄えられるエネルギー量は小さく
なり、蛍光ランプ10のランプ電流を小さくでき、蛍光ラ
ンプ10の変化を打ち消すことができる。 以上のように本実施例によれば、インダクタンス５だ
けでなくインダクタンス８に直列にインダクタンス8cを
接続し、かつ、インダクタンス5,8cを開磁路のドラムコ
アで構成し、インダクタンス12を開磁路のドラムコアで
構成し、インダクタンス5,8cの磁力線が、インダクタン
ス12の発生する磁力線と反対方向に鎖交するように配置
したということにより、特別な帰還回路を設けることな
く安価で簡単な構成で、交流電源１の交流電圧の変動に
対して、蛍光ランプ10の始動時および点灯時の特性の変
動を小さくすることができるとともに蛍光ランプ10のラ
ンプ特性が変化したり、ばらついたり、異常点灯時など
は、蛍光ランプ10のランプ特性の変化を小さくするよう
にできる。そのため、用いる素子として安価なものを用
いることができ、かつ、安全性も向上できる。また、蛍
光ランプ10の寿命よりもすみやかに効果的に改善でき
る。 なお、第一および第二の実施例では放電ランプを蛍光
ランプ10としたが予熱の不要な高圧放電ランプなど他の
ものでも、同様の効果が得られる。また、第一の実施例
において、蛍光ランプ10は抵抗など別の一般的負荷でも
同様の効果が得られる。また、インダクタンス12やコン
デンサ13や２次巻線8bは直列であればよく、接続の順番
は他でも良く間に他の定電圧要素または比較的小さい正
特性のインピーダンス要素が入っていてもよい。また、
第二の実施例はパワー部に開磁路のインダクタンスを２
つ用いたが、一つでもより多くても同様である。また、
パワー部と駆動回路部の開磁路のインダクタンスは互い
に影響する磁力線が少なくなるように大きなギャップを
介して同一コア上に構成されていても同様の効果が得ら
れる。この場合、部品点数が少なくなるとともに回路が
小形にできる。また、回路構成は駆動回路部にインダク
タンスをもつものであれば、他の自励インバータでもよ
い。 発明の効果 以上説明したように、本発明は、安価で簡単な構成で
負荷に対する変動を小さくでき、負荷および回路の安全
性や寿命を改善できる電源装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の第一の実施例における電源装置の回
路図、第２図は同装置の実装図、第３図は同第二の実施
例の実装図、第４図は従来の放電ランプ点灯装置の回路
図である。 １……商用電源、４……電源回路、７……並列共振回
路、８……インダクタンス、10……蛍光ランプ、11……
トランジスタ、17……駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀井 滋 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 大崎 吉晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 西山 英夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小山 和孝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．出力電圧の極性が一定である電源と、 前記電源の出力端に接続され前記電源と順方向の電流を
   オン・オフする制御端子付スイッチ手段と２次巻線を有
   するインダクタンスと少なくとも一つ以上の開磁路のイ
   ンダクタンスＡとコンデンサとからなる自励式インバイ
   ータと、 前記インバータの出力端に接続された負荷と、 前記２次巻線を有するインダクタンスの２次巻線と前記
   少なくとも一つ以上の開磁路のインダクタンスＡから発
   する磁力線により自己インダクタンスを減じる方向に磁
   力線を発生する開磁路のインダクタンスＢとコンデンサ
   とを少なくとも備えて直列に接続して前記２次巻線の出
   力で前記スイッチ手段をオン・オフ制御する閉回路とを
   備えた電源装置。 ２．開磁路のインダクタンスＡを電源の一端と前記スイ
   ッチ手段との間に接続し、前記接続点と前記電源の一端
   との間にコンデンサを接続した特許請求の範囲第１項記
   載の電源装置。 ３．負荷が放電ランプであり、開磁路のインダクタンス
   Ａを前記放電ランプに直列または並列的に接続した特許
   請求の範囲第１項記載の電源装置。