JPH10340789A - 電源装置および放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷変化に対してスイッチング素子などにス
トレスが加わったり、破壊されず、簡単な構成で高調波
を除去できる放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】 蛍光ランプFLが予熱状態のまま点灯しな
い場合には、電流トランスCT1 の一次巻線CT1aに大きな
電流が流れるため、二次巻線CT1bにも大きな電流が流
れ、ダイオードD3で整流されてコンデンサC8を充電す
る。コンデンサC8の電圧が所定値以上になると、ツェナ
ダイオードZD1 がオンし、電界効果トランジスタQ2にゲ
ート電圧を印加して、電界効果トランジスタQ2をオン
し、コンデンサC3に対してコンデンサC2を並列に接続す
る。コンデンサC3およびコンデンサC8の合成容量が変化
するため、インバータ回路３の共振周波数が変化して出
力が低下する。トランジスタQ1に印加される電圧も低下
してトランジスタQ1、その他の部品のストレスを減少で
きるとともに、破壊を防止できる。

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、平滑用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用コンデンサに充
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L1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および平滑用コンデ
ンサC4の直列回路が接続されている。

【０００９】また、この平滑用コンデンサ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、ベースドラ
イブ回路５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、蛍光ランプ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、平滑用コンデンサ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L1、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、平滑用コンデンサC4の電圧が高いと
きには、平滑用コンデンサ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、平滑用コンデンサ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
滑用コンデンサ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L
1、コンデンサC2、コンデンサC6、一次巻線Tr1a、平滑
用コンデンサ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、蛍光ランプFLの負荷変動に
より平滑用コンデンサC4の出力電圧が変化し、蛍光ラン
プFLの電圧が上昇すると、平滑用コンデンサC4の出力電
圧が上昇して、トランジスタQ1およびその他の部品にス
トレスが加わったり、破壊され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、負荷変化に対してスイッチング素子などにストレス
が加わったり、破壊されることなく、簡単な構成で高調
波を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用コンデンサと、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
を有し負荷に電力を供給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、前記負荷の状態を検出する負荷検出回路と、この負
荷検出回路で検出された負荷の状態に従い前記負荷に供
給する前記インバータ回路の出力を制御する出力制御回
路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１つ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、負荷検出回路で負荷の状態を検出し、負荷が
重いと検出されると、出力制御回路でインバータの出力
を低下させ、スイッチング素子その他の部品にストレス
がかかったり、破壊されたりすることを防止する。

【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、負荷検出回路は、負荷の電流を検
出するもので、簡単な構成で負荷の状態を検出する。

【００２２】請求項３記載の電源装置は、請求項１記載
の電源装置において、負荷検出回路は、スイッチング素
子の電圧を検出するもので、簡単な構成で負荷の状態を
検出する。

【００２３】請求項４記載の電源装置は、請求項１ない
し３いずれか記載の電源装置において、温度を検出する
温度検出回路を備え、出力制御回路は、負荷検出回路お
よび前記温度検出回路の出力に従いインバータ回路の出
力を制御するもので、負荷に加えて温度変化によりイン
バータ回路の出力を制御することにより、温度変化によ
り出力が変化して高調波が発生することを抑える。

【００２４】請求項５記載の電源装置は、請求項４記載
の電源装置において、温度検出回路は、温度により抵抗
値が変化する感温抵抗素子を有するもので、簡単な構成
により温度を検出する。

【００２５】請求項６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５いずれか記載の電源
装置を具備したもので、それぞれの効果を奏する。

【００２６】

【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。

【００２７】図１に示すように、商用交流電源ｅに全波
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L1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および平滑用コンデ
ンサC4の直列回路が接続されている。

【００２８】また、この平滑用コンデンサ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。

【００２９】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。

【００３０】また、インバータトランスTr1 の二次巻線
Tr1bには、負荷検出回路６の電流トランスCT1 の一次巻
線CT1aを介して負荷としての放電ランプである蛍光ラン
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。

【００３１】そして、負荷検出回路６は、電流トランス
CT1 の二次巻線CT1bに整流用のダイオードD3および充電
用のコンデンサC8が接続され、これらダイオードD3およ
びコンデンサC8の接続点はツェナダイオードZD1 を介し
て抵抗R1が接続されるとともに、出力制御回路７が接続
されている。

【００３２】また、出力制御回路７は、電界効果トラン
ジスタQ2のゲートがツェナダイオードZD1 に接続される
とともに、ドレイン、ソースはコンデンサC9を介してコ
ンデンサC3に接続されている。

【００３３】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００３４】まず、商用交流電源ｅの電圧を全波整流回
路１で整流し、平滑用コンデンサ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。

【００３５】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。

【００３６】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、平滑用コンデンサC4の電圧が高いと
きには、平滑用コンデンサC4からインバータ回路３に電
力が供給される。

【００３７】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、平滑用コンデンサ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
滑用コンデンサ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L
1、コンデンサC2、コンデンサC6、一次巻線Tr1a、平滑
用コンデンサ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。

【００３８】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。

【００３９】また、蛍光ランプFLが通常の場合には、電
流トランスCT1 の一次巻線CT1aに通常のランプ電流が流
れるため、二次巻線CT1bにも通常の電流が流れ、ダイオ
ードD3で整流されてコンデンサC8を充電する。そして、
コンデンサC8の電圧は所定値以上にならないので、ツェ
ナダイオードZD1 はオンせず、電界効果トランジスタQ2
にゲート電圧を印加せず、電界効果トランジスタQ2をオ
ンし、コンデンサC3に対してコンデンサC2が並列に接続
されるため、コンデンサC8が接続されず、インバータ回
路３の共振周波数は通常通りで、通常の出力をする。

【００４０】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る。

【００４１】このような動作を繰り返し、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る。

【００４２】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、蛍光ランプFLを始動点灯さ
せる。

【００４３】一方、蛍光ランプFLが予熱状態のまま点灯
しない場合には、電流トランスCT1の一次巻線CT1aに大
きな電流が流れるため、二次巻線CT1bにも大きな電流が
流れ、ダイオードD3で整流されてコンデンサC8を充電す
る。そして、コンデンサC8の電圧が所定値以上になる
と、ツェナダイオードZD1 がオンし、電界効果トランジ
スタQ2にゲート電圧を印加して、電界効果トランジスタ
Q2をオンし、コンデンサC3に対してコンデンサC9が並列
に接続されるため、コンデンサC3およびコンデンサC9の
合成容量が変化するので、インバータ回路３の共振周波
数が変化して出力が低下する。したがって、トランジス
タQ1に印加される電圧も低下してトランジスタQ1、その
他の部品のストレスを減少できるとともに、破壊を防止
できる。

【００４４】次に、他の実施の形態を図２を参照して説
明する。

【００４５】この図２に示す実施の形態は、図１に示す
実施の形態において、ランプ電流を検出する負荷検出回
路６に代えて、トランジスタQ1の電圧を検出する負荷検
出回路８を接続したものである。

【００４６】この負荷検出回路８は、トランジスタQ1の
コレクタ、エミッタ間に、抵抗R2、抵抗R3および抵抗R4
の直列回路を接続し、この抵抗R3および抵抗R4の接続点
に、ツェナダイオードZD2 を介して抵抗R5を接続すると
ともに、電界効果トランジスタQ2のゲートに接続したも
のである。

【００４７】そして、トランジスタQ1の電圧を抵抗R2、
抵抗R3および抵抗R4の直列回路で検出し、たとえば蛍光
ランプFLの電圧が上昇することによりトランジスタQ1の
コレクタ、エミッタ電圧が上昇するので、ツェナダイオ
ードZD2 がオンし、電界効果トランジスタQ2をオンし
て、図１と同様に動作する。

【００４８】なお、いずれの場合も、制御回路は、コン
デンサC6のみに限らず、コンデンサC6に対して直列にイ
ンダクタを接続しても同様の効果を得ることができる。

【００４９】次に、温度をも考慮した回路構成について
説明する。

【００５０】この回路は図２に示す放電灯点灯装置にお
いて、抵抗R4に温度の上昇に伴い抵抗値が増加する感温
抵抗素子である正温度特性抵抗素子を用いたもので、こ
の抵抗R4はたとえば蛍光ランプFLあるいは装置内の温度
を検出している。

【００５１】そして、このように抵抗R4に正温度特性抵
抗素子を用いることにより、トランジスタQ1のコレク
タ、エミッタ間電圧が等しくても、抵抗R2および抵抗R3
と、抵抗R4との分圧比を温度に従って変化させる。

【００５２】すなわち、検出される温度が低い通常の場
合には抵抗R4の抵抗値が小さい通常の状態であるため、
抵抗R2および抵抗R3の抵抗R4に対する分圧比が大きくな
り、トランジスタQ1のコレクタ、エミッタ電圧が所定値
以上高くなるまでツェナダイオードZD1 がオンしない。
このため、電界効果トランジスタQ2もオンせず、コンデ
ンサC3に対してコンデンサC9が並列に接続されないの
で、通常通りトランジスタQ1が動作してインバータ回路
３は通常通り動作する。

【００５３】反対に、検出される温度が平常時より高い
場合には抵抗R4の抵抗値が大きくなるため、抵抗R2およ
び抵抗R3の抵抗R4に対する分圧比が小さくなり、トラン
ジスタQ1のコレクタ、エミッタ電圧が所定値以上高くな
らなくてもツェナダイオードZD1 がオンする。このた
め、温度が高い場合には通常時に比べてトランジスタQ1
のコレクタ、エミッタ電圧が比較的低い状態でもツェナ
ダイオードZD1 をオンさせて、電界効果トランジスタQ2
がオンし、コンデンサC3に対してコンデンサC9が並列に
接続されるので、インバータ回路３の出力周波数が変化
して出力が低下する。したがって、トランジスタQ1に印
加される電圧も低下してトランジスタQ1およびその他の
ストレスが減少するとともに、高調波が発生しにくい。

【００５４】なお、抵抗R4に通常の抵抗素子を用い、抵
抗R2または抵抗R3に感温抵抗素子である負温度特性抵抗
素子を用いても同様の効果を奏する。

【００５５】さらに、抵抗R4に正温度特性抵抗素子を、
抵抗R2または抵抗R3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。

【００５６】また、コンデンサC3に代えてコンデンサC2
の容量を変化させることにより、出力を変化させても同
様の効果を得ることができる。

【００５７】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、負荷
検出回路で負荷の状態を検出し、負荷が重いと検出され
ると、出力制御回路でインバータの出力を低下させ、ス
イッチング素子その他の部品にストレスがかかったり、
破壊されることを防止できる。

【００５８】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、負荷検出回路は負荷の電流を
検出するので、簡単な構成で負荷の状態を検出できる。

【００５９】請求項３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、負荷検出回路はスイッチング
素子の電圧を検出するので、簡単な構成で負荷の状態を
検出できる。

【００６０】請求項４記載の電源装置によれば、請求項
１ないし３いずれか記載の電源装置に加え、出力制御回
路は負荷に加えて温度変化によりインバータ回路の出力
を制御することにより、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。

【００６１】請求項５記載の電源装置によれば、請求項
４記載の電源装置に加え、温度検出回路は、温度により
抵抗値が変化する感温抵抗素子を有するので、簡単な構
成により温度を検出できる。

【００６２】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
放電ランプを点灯させる請求項１ないし５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】本発明の電源装置の一実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図である。

【図２】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３】従来例の放電灯点灯装置を示す回路図である。

【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 ６，８ 負荷検出回路 ７ 出力制御回路 C2，C3 コンデンサ C4 平滑用コンデンサ C6 制御回路としてのコンデンサ D1 ダイオード FL 負荷としての放電ランプである蛍光ランプ L1 インダクタ Q1 スイッチング素子としてのトランジスタ R2，R3，R4 感温抵抗素子となる抵抗

フロントページの続き (72)発明者 久保田 洋 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 (6)

【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用コンデンサと、 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
   素子を有し負荷に電力を供給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、 前記負荷の状態を検出する負荷検出回路と、 この負荷検出回路で検出された負荷の状態に従い前記負
   荷に供給する前記インバータ回路の出力を制御する出力
   制御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】 負荷検出回路は、負荷の電流を検出する
   ことを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 【請求項３】 負荷検出回路は、スイッチング素子の電
   圧を検出することを特徴とする請求項１記載の電源装
   置。
4. 【請求項４】 温度を検出する温度検出回路を備え、 出力制御回路は、負荷検出回路および前記温度検出回路
   の出力に従いインバータ回路の出力を制御することを特
   徴とする請求項１ないし３いずれか記載の電源装置。
5. 【請求項５】 温度検出回路は、温度により抵抗値が変
   化する感温抵抗素子を有することを特徴とする請求項４
   記載の電源装置。
6. 【請求項６】 放電ランプを点灯させる請求項１ないし
   ５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。