JPH0767358A - 高輝度放電灯点灯用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタルハライドランプ等の高輝度放電灯の点
灯用電源装置のインバータに接続されたリアクトルの低
周波スイッチング時の騒音の発生を防止する。 【構成】 スイッチング素子１１，１２に、並列にダイ
オード１３，１４を接続し、素子１１，１２間に直列に
コンデンサ１５，１６を接続する。コンデンサ１５，１
６間に直列にスイッチング素子３１，３２及び３７，３
８を接続する。素子１１，１２の接続点と入力端子との
間にリアクトル２１を接続する。素子３１と３２との間
に出力用の中間タップを有する第２リアクトル２７を接
続する。このリアクトル２７の両端と第１及び第２コン
デンサとの間に第７及び第８スイッチング素子２８，２
９を接続する。素子３１を高周波スイッチングし、素子
３８を低周波スイッチングし、さらに、素子３１の高周
波スイッチングのオフ時に素子２８を低周波スイッチン
グさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータを用いた高
輝度放電灯点灯用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にメタルハライドランプなどの高輝
度放電灯の点灯用電源装置では、交流を一旦直流に変換
し、この直流を交流に変換した電源を用いている。その
一例に図３に示すようなものがある。この電源装置は、
商用交流電源に接続される入力端子１，２を有し、例え
ば、商用交流電源の電圧が実効値１００Ｖで、入力端子
１が入力端子２より電位が高い正の半波のとき、例えば
ＩＧＢＴ等のスイッチング素子１１に例えば１５乃至２
０ｋＨｚの周波数のゲート信号が制御回路１７から供給
されて、このスイッチング素子１１は、このゲート信号
に応じてオン・オフを繰り返す。スイッチング素子１１
がオンの状態では、リアクトル２１，スイッチング素子
１１を介してコンデンサ１５に流れ、このコンデンサ１
５を逆充電叉は放電する。

【０００３】スイッチング素子１１がオフの状態では、
リアクトル２１に矢印で示す方向の電圧が発生し、この
リアクトル２１の電圧に交流電源の電圧を加えた電圧に
よってリアクトル２１、スイッチング素子１１と直列に
接続されているＩＧＢＴ等のスイッチング素子１２に、
逆並列に接続されているダイオード１４を介して、コン
デンサ１５と直列に接続されているコンデンサ１６に電
流が流れる。このとき、コンデンサ１６は図３に示す極
性に充電され、昇圧される。

【０００４】一方、端子１の電位が端子２の電位より低
い負の半波では、入力端子２，コンデンサ１５，スイッ
チング素子１１に逆並列に接続されているダイオード１
３，リアクトル２１，入力端子１と電流が流れコンデン
サ１５が充電される。

【０００５】この負の半波の期間中、スイッチング素子
１２がスイッチング素子１１と同様に、制御回路１７か
ら供給される例えば１５乃至２０ｋＨｚの周波数のゲー
ト信号によってオン・オフを繰り返す。スイッチング素
子１２がオンの状態では、コンデンサ１６，スイッチン
グ素子１２，リアクトル２１へ電流が流れ、コンデンサ
１６は逆充電または放電される。

【０００６】スイッチング素子１２がオフの状態では、
リアクトル２１には矢印と逆向きの電圧が発生し、リア
クトル２１から電源，コンデンサ１５，ダイオード１３
を介してリアクトル２１に電流が流れ、コンデンサ１５
は図３に示す極性に充電され、昇圧される。

【０００７】そして、コンデンサ１６，１５間に直列に
接続されているＩＧＢＴ等のスイッチング素子３１，３
２のうち、スイッチング素子３１を、制御回路３６から
の２０乃至５０ｋＨｚの高周波のゲート信号によって一
定の期間（５０乃至２００Ｈｚの期間）だけＰＷＭ制御
を行う。これによって、コンデンサ１６の電荷が、この
スイッチング素子３１，出力リアクトル３５，出力端子
３，負荷５，出力端子４を介してコンデンサ１６に流
れ、負荷５に交流出力が供給される。

【０００８】また、５０乃至２００Ｈｚの一定時間、ス
イッチング素子３２をオンさせると、コンデンサ１５か
ら出力端子４，負荷５，出力端子３，出力リアクトル３
５，スイッチング素子３２を介してコンデンサ１５に電
流が流れ、負荷５に交流出力が供給される。

【０００９】このようにして、商用交流電源に同期した
電圧が、負荷に供給される。なお、３３，３４はスイッ
チング素子３１，３２に逆並列に接続されたダイオード
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このような電源装置で
は、高周波制御信号に例えば２０乃至５０ｋＨｚの非可
聴周波数の信号を使用しているので、リアクトル３５は
高周波スイッチングによる騒音を発生しない。しかし、
リアクトル３５に流れる電流は、低周波制御信号に応じ
て流れる方向が反転し、この周波数は負荷５が要求する
周波数に応じて定められ、例えば５０乃至２００Ｈｚと
可聴周波数であるので、低周波の騒音を発生するという
問題点があった。特に撮影場のランプを点灯させる場
合、ランプ点灯時の騒音がマイクに入り、撮影ができな
いということもあった。又、スイッチング素子３１，３
２にそれぞれ逆並列にダイオード３３，３４を設けなけ
ればならず、構成が複雑であるという問題点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明は、直列に接続された第１及び第２のス
イッチング素子を有し、これら第１及び第２のスイッチ
ング素子に、第１及び第２のダイオードが互いに同一の
方向性で逆並列に接続されている。第１及び第２のスイ
ッチング素子間に直列に第１及び第２のコンデンサが接
続されている。第１及び第２のコンデンサ間に第３ない
し第６のスイッチング素子を有するフルブリッジインバ
ータが接続されている。第１及び第２のスイッチング素
子の接続点と一方の入力端子との間に、第１のリアクト
ルが接続される。第３のスイッチング素子と第４のスイ
ッチング素子との間に、出力用の中間タップを有する第
２リアクトルが接続されている。この第２リアクトルの
両端子と第１及び第２コンデンサとの間に第７及び第８
スイッチング素子が接続されている。

【００１２】

【作用】本発明によれば、交流電源が一方の極性では、
第１のスイッチング素子が、オン・オフを繰り返し、オ
ン状態において交流電源から第１のリアクトルに電流が
流れる。第１のスイッチング素子がオフ状態では、第１
リアクトルに逆起電力が発生し、この第１のリアクトル
から第２のコンデンサ、電源に電流が流れ、第２のコン
デンサの電圧は、交流電源電圧とリアクトルの逆起電力
との和である電圧となる。即ち、第２のコンデンサの電
圧は、交流電源の電圧よりも昇圧された電圧となる。

【００１３】また、交流電源が他方の極性では、第２の
スイッチング素子がオン・オフを繰り返し、オン状態に
おいて、交流電源から第１のリアクトルに正の極性のと
きと反対方向に電流が流れ、この第１のリアクトルに電
流が流れる。第２のスイッチング素子がオフ状態におい
て、第１のリアクトルに逆起電力が発生し、この逆起電
力と交流電源の電圧とが第１のコンデンサに印加され、
第１のコンデンサの電圧は、交流電源の電圧よりも昇圧
される。このように交流電源の正の極性の際に昇圧され
た電圧と、負の極性の際に昇圧された電圧とが、交互に
インバータに供給される。

【００１４】そして、インバータの第３及び第６スイッ
チング素子がオンのとき、第３スイッチング素子，第２
リアクトル，負荷，第６スイッチング素子に電流が流れ
る。第３スイッチング素子をオフすると、第２リアクト
ルに逆電圧が発生し、負荷，第６スイッチグ素子，第７
スイッチング素子，第２リアクトルに電流が流れる。ま
た、第４及び第５スイッチング素子がオンのとき、第５
スイッチング素子，負荷，第２リアクトル，第４スイッ
チング素子に電流が流れる。第４スイッチング素子をオ
フすると第２リアクトルに逆電圧が発生し、第８スイッ
チング素子，第５スイッチング素子，負荷，第２リアク
トルに電流が流れる。いずれも、スイッチング素子のオ
ンオフにかかわらず、第２リアクトルに同一方向の電流
が流れる。

【００１５】

【実施例】この発明による電源装置の１実施例を図１に
示す。なお、図３に示した従来のものと同等部分には同
一符号を付して、その説明を省略する。

【００１６】この実施例では、第１及び第２コンデンサ
１５，１６の両端にＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ，バイポー
ラトランジスタ等の第３ないし第６のスイッチング素子
３１，３２，３７，３８で構成するインバータを設け、
このインバータを構成する第３のスイッチング素子３１
と第４のスイッチング素子３２との間に、中間タップ２
７ｃを有する第２のリアクトル２７を設けている。そし
て、中間タップ２７ｃは負荷５の一端に接続されてい
る。又、第２のリアクトル２７の両端２７ａ，２７ｂは
第１及び第２コンデンサの両端にサイリスタ等の第７及
び第８のスイッチング素子２８及び２９が接続されてい
る。第７のスイッチング素子２８は第２リアクトル側を
カソード、第１コンデンサ側をアノードとし、第８のス
イッチング素子２９は第２リアクトル側をアノード、第
２コンデンサ側をカソーに接続している。

【００１７】今、第１及び第２コンデンサ１６，１５間
は直流が確保されており、インバータの第３のスイッチ
ング素子３１を制御装置３６から図２（ｂ）に示すよう
に２０乃至５０ｋＨｚの高周波信号を入力し、第６のス
イッチング素子３８を図２（ｄ）で示す信号を入力する
と、第３及び第６スイッチング素子３１，３８がオン
し、第３スイッチング素子３１，第２リアクトル２７，
負荷５，第６スイッチング素子３８を介して電流が流れ
る。次に第３スイッチング素子３１の制御信号をオフす
るとともに、第７スイッチング素子２８に図２（ｆ）で
示すオン信号を入力すると、第３スイッング素子３１は
オフし、第７スイッチング素子２８はオンする。このと
き第２リアクトル２７には図示する極性と逆極性の電圧
が誘起し、第２リアクトル２７，負荷５，第６スイッチ
ング素子３８，第７スイッチング素子２８，第２リアク
トル２７に電流が流れる。なお、第３スイッチング素子
３１をオンさせると、第７スイッチング素子２８に逆電
圧が印加してオフする。

【００１８】すなわち、第２リアクトル２７は第３スイ
ッング素子３１のスイッチングにかかわらず同じ方向
（２７ａから２７ｃ方向）の電流が流れる。なお、第３
スイッチング素子３１を高周波でスイッチングすると負
荷５には図２（ａ）で示す電圧が印加する。

【００１９】一方、第４スイッチング素子３２及び第５
スイッチング素子３７をインバータ制御装置３６から図
２（ｃ）及び同図（ｅ）で示すようなスイッチング信号
を入力し、まずオンさせると、第５スイッチング素子３
７，負荷５，第２のリアクトル２７，第４スイッチング
素子３２に電流が流れる。次に第４スイッチング素子３
２の制御信号をオフするとともに、第８スイッング素子
２９に図２（ｇ）に示すようなオン信号を入力させる
と、第４スイッチング素子３２はオフし、第８スイッチ
ング素子２９はオンする。このとき、第２リアクトル２
７には図示する極性と逆極性の電圧が誘起し、第２リア
クトル２７，第８スイッチング素子２９，第５スイッチ
ング素子３７，負荷５，第２リアクトル２７に電流が流
れる。この場合も第２リアクトル２７は第４スイッチン
グ素子３２のオンオフにかかわらず、同一方向（２７ｃ
から２７ｂ方向）に電流が流れる。又、第４スイッチン
グ素子３２を高周波スイッチング素子したとき、負荷５
には図２（ａ）で示すような電圧が印加する。なお、第
４スイッチング３２をオンさせると、第８スイッチング
素子２９に逆電圧が印加してオフする。

【００２０】以上のように、第２リアクトル２７は第３
及び第４スイッチング素子３１，３２のスイッチングに
かかわらず、２７ａ，２７ｃ，２７ｂと同一方向に流れ
第３及び第４スイッチング素子の低周波のスイッチング
による騒音は抑制される。

【００２１】上記の実施例では、スイッチング素子１
１，１２，３１，３２，３７，３８にＩＧＢＴを用いた
が、他にＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタ等も使
用することができる。また、第７及び第８スイッチング
素子２８，２９はサイリスタを使用していたが、ダイオ
ードとトランジスタの直列接続したスイッチング回路で
もよい。さらに、上記実施例では、交流電源の電圧を昇
圧する場合の例を示したが、交流電源に整流器を接続し
た直流電源にも適用できる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、インバ
ータの第３のスイッチン素子と第４のスイッチング素子
との間に設けた第２リアクトルの両端と第１及び第２コ
ンデンサとの間に第７及び第８スイッチング素子を設け
ているので、第２リアクトルには直流電流が流れ、可聴
周波数で反転することがなく、騒音の発生を抑制するこ
とができる。又、交流電源を第１又は第２のコンデンサ
に印加される電圧よりも高い電圧にすることができ、電
源装置を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高輝度放電灯点灯用電源装置の一
実施例の回路図である。

【図２】図１の電源装置の動作説明用の波形図である。

【図３】従来の高輝度放電灯点灯用電源装置の回路図で
ある。

【符号の説明】

５ 負荷 １１ （第１の）スイッチング素子 １２ （第２の）スイッチング素子 １５ （第１の）コンデンサ １６ （第２の）コンデンサ ２１ （第１の）リアクトル ２７ （第２の）リアクトル ２８ （第７の）スイッチング素子 ２９ （第８の）スイッチング素子 ３１ （第３の）スイッチング素子 ３２ （第４の）スイッチング素子 ３６ インバータ制御装置 ３７ （第５の）スイッチング素子 ３８ （第６の）スイッチング素子

フロントページの続き (72)発明者 辻井 高志 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列に接続された第１及び第２のスイッ
   チング素子と、第１及び第２のスイッチング素子に同一
   の方向性で逆並列に接続された第１及び第２のダイオー
   ドと、第１及び第２のスイッチング素子間に直列に接続
   された第１及び第２のコンデンサと、これら第１及び第
   ２のコンデンサ間の接続された第３ないし第６のスイッ
   チング素子を有するインバータと、第１及び第２のスイ
   ッチング素子の接続点と一方の入力端子間に接続された
   第１のリアクトルと、第３のスイッチング素子と第４の
   スイッチング素子の間に接続され出力用の中間タップを
   有する第２リアクトルと、この第２リアクトルの両端子
   と、第１及び第２コンデンサとの間に接続された第７及
   び第８のスイッチング素子とを具備した高輝度放電灯点
   灯用電源装置。