| 【発明の名称】 |
放電灯点灯装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】永井 敏
【氏名】西 健一郎
【氏名】江口 健太郎
【氏名】濱口 岳久
【氏名】濱崎 健治
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| 【要約】 |
【課題】低コストに商用電源から入力電流歪みを低減し、ゼロ電圧位相付近でも電流を流すことで高調波性能を満足すること。
【解決手段】商用交流電源を整流回路で直流電圧に変換し、この直流電圧を第１及び第２のスイッチング素子のオン、オフによりスイッチングして負荷回路に高周波電流を流すとともに、負荷回路の第１の共振回路とは別に第２コンデンサと第２のコイルとからなる第２の電圧共振回路を設けたことにより、共振回路に発生した共振電圧が無くなった時に整流回路から平滑コンデンサを充電する電流を流すようにし、その電流は商用電源の電圧に対応した高周波電流として流れるため、その高周波電流の入力電流波形が入力電圧波形に近づくことになり、力率が高く、電源高調波の発生が少ない放電灯点灯装置を提供できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 商用電源を全波整流する整流回路と、互いに直列接続され、交互にオン・オフして整流回路からの直流電圧を高周波電圧に変換する第１及び第２のスイッチング手段と、前記第１及び第２のスイッチング手段を交互にオン・オフさせる駆動信号を出力する発振回路と、前記第１及び第２のスイッチング手段のそれぞれに逆並列接続された第１及び第２のダイオードと、第１のコイルと第２のコイルの２つの巻き線からなり、２つ巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有するように構成されたコイルと、第１のコイルと放電灯と放電灯に並列接続された第１のコンデンサとからなり、該第１のコイルと該第１のコンデンサとで形成された第１の共振回路を有する負荷回路と、前記整流回路の出力側に並列接続された第２及び第３のコンデンサの直列回路とを備え、前記コイルの第１のコイルと第２のコイルの共用端は前記第１及び第２のスイッチング手段の接続点に接続し、前記第１のコイルの他端を放電灯の一端側に接続し、前記第２のコイルの他端を前記第２及び第３のコンデンサの直列回路の接続点に接続し、前記放電灯の他端側を前記第１及び第２のスイッチング手段の他端に接続し、前記第２又は第３のコンデンサと前記第２のコイルとで第２の共振回路を形成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】 商用電源を全波整流する整流回路と、互いに直列接続され、交互にオン・オフして整流回路からの直流電圧を高周波電圧に変換する第１及び第２のスイッチング手段と、前記整流回路と前記第１及び第２のスイッチング手段の一端側との間に設けられた分離ダイオードと、前記第１及び第２のスイッチング手段を交互にオン・オフさせる駆動信号を出力する発振回路と、前記第１及び第２のスイッチング手段のそれぞれに逆並列接続された第１及び第２のダイオードと、第１のコイルと第２のコイルの２つの巻き線からなり、２つ巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有するように構成されたコイルと、第１のコイルと放電灯と放電灯に並列接続された第１のコンデンサとからなり、該第１のコイルと該第１のコンデンサとで形成された第１の共振回路を有する負荷回路と、前記整流回路の出力側に並列接続された第２及び第３のコンデンサの直列回路と、前記整流回路の出力側に接続された第４及び第５のコンデンサの直列回路とを備え、前記コイルの第１のコイルと第２のコイルの共用端は前記第１及び第２のスイッチング手段の接続点に接続し、前記第１のコイルの他端を放電灯の一端側に接続し、前記第２のコイルの他端を前記第２及び第３のコンデンサの直列回路の接続点に接続し、前記放電灯の他端側を前記第４及び第５のコンデンサの直列回路の接続点に接続し、前記第２又は第３のコンデンサと前記第２のコイルとで第２の共振回路を形成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】 前記第２又は第３のコンデンサの何れか１つは、前記商用電源の周波数に対し低インピーダンスとなる容量であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか記載の放電灯点灯装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、商用交流電源を直流電圧に変換し、この直流電圧をスイッチング手段のオン・オフによりスイッチングして放電灯に高周波電力を供給する放電灯点灯装置に関し、特に入力電流の歪みを低減するようにした放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は例えば特開平２−７５２００号公報に示された従来の放電灯点灯装置（以下、従来例１と称す）の回路図である。図５において、商用電源１をフィルタ回路２を通して整流回路３で整流して得られた直流電圧を、直列接続したスイッチング手段である第１及び第２のトランジスタ４、５に印加するようにしている。これら第１及び第２のトランジスタ４、５にはダイオード６、７が逆並列にそれぞれ接続されている。また、第１及び第２のトランジスタ４，５の入力側には発振回路８が接続され、トランジスタ４，５を高速度で交互にオン・オフするように駆動する。これらトランジスタ４，５の接続点から負荷回路９が接続されている。
【０００３】その負荷回路９はコイル１０と放電灯１１と放電灯１１に並列接続される第１のコンデンサ１２とから構成されている。そのコンデンサ１２は放電灯１１の電極を予熱するために設けられている。また、コイル１０は放電灯１１に流れる電流を制限し、バラストコイルと呼ばれている。負荷回路９の他端は第２及び第３のコンデンサ１３，１４の直列回路の接続点に接続されている。その第３のコンデンサ１３には並列にダイオード１５が接続されている。また、第２及び第３のコンデンサ１３，１４の直列回路の両端は第１及び第２のトランジスタ４，５の直列回路と同様に整流回路３に接続されている。その第２のコンデンサ１４は第１のコンデンサ１３に比べ相対的に大容量にすることで、商用電源１からの交流電圧を平滑するよう動作する。また、第２のコンデンサ１３は第１及び第２のトランジスタ４，５のスイッチング周波数に同期して完全な充放電を行える程度に容量が選定される。
【０００４】次に、図５に示す従来例１の動作について説明する。まず、第１のトランジスタ４がオンし、そのオン期間に整流回路３からの出力により第１のトランジスタ４を介して負荷回路９に電流を流すとともに、第２のコンデンサ１４を充電する。次に、第１のトランジスタ４がオフし、第２のトランジスタ５がオンとなると、第２のコンデンサ１４の充電電荷は負荷回路９、第２のトランジスタ５を介して放電する。その後、第２のトランジスタ５がオフし、再び第１のトランジスタ４がオンとなると、負荷回路９内のコイル１０に蓄えられたエネルギーが第２のコンデンサ１３を充電する。
【０００５】従って、コイル１０と第１のコンデンサ１２とは電圧共振回路を形成する。このことにより、第２のコンデンサ１３と第３のコンデンサ１４の電位が整流回路３の出力電圧より下回ることで、交流電源１の全位相にわたり電流を流し、商用電源１から流れる入力電流の歪みを低減する。しかし、負荷回路９内の放電灯１１の放電抵抗により、コイル１０と第１のコンデンサ１２からなる共振回路をダンピングし、その結果、共振電圧を高めることができないため、商用電源１のゼロ電圧位相付近では電流を流すことが不可能となり、高調波低減性能が良好でないという問題があった。
【０００６】また、図６は他の従来の放電灯点灯装置（以下、従来例２と称する）の回路図で、従来例２は特開平８−９８５５５号公報に記載されている。この従来例２は、図５に示すように従来例１の改良で、従来例１の欠点である電源電圧のゼロ電圧位相付近でも十分に電流を流すよう工夫されているものである。これは放電灯１１の放電抵抗の影響を無くす自的で、放電灯１１とコンデンサ１２の並列回路をトランス２３で結合している。これにより、トランス２３の１次インダクタンスとコンデンサ１４とでダンピングしない電圧共振回路を形成し、十分高い共振電圧を得ることができることとなる。
【０００７】トランジスタ２０はパワーＭＯＳ−ＦＥＴと称されているトランジスタで、電圧駆動型のスイッチング素子で寄生のダイオードを内蔵する。従って、従来例２のトランジスタ２０は従来例１でトランジスタ４とダイオード６の並列回路と同様に動作する。トランジスタ２１も同様に従来例１のトランジスタ５，ダイオード７と同回路と等価できる。しかし、トランス２３は従来例１で用いているバラストコイルに比べ体積的に大きなものが必要となる。これは、放電灯１１に全てトランス２３を介して電力を与えるためであり、１次から２次巻き線に変換する電力がトランスの大きさを支配する。このため、コスト高となるという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、低コストに商用電源から入力電流歪みを低減し、ゼロ電圧位相付近でも電流を流すことで高調波性能を満足することができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係る放電灯点灯装置は、商用電源を全波整流する整流回路と、互いに直列接続され、交互にオン・オフして整流回路からの直流電圧を高周波電圧に変換する第１及び第２のスイッチング手段と、前記第１及び第２のスイッチング手段を交互にオン・オフさせる駆動信号を出力する発振回路と、前記第１及び第２のスイッチング手段のそれぞれに逆並列接続された第１及び第２のダイオードと、第１のコイルと第２のコイルの２つの巻き線からなり、２つ巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有するように構成されたコイルと、第１のコイルと放電灯と放電灯に並列接続された第１のコンデンサとからなり、該第１のコイルと該第１のコンデンサとで形成された第１の共振回路を有する負荷回路と、前記整流回路の出力側に並列接続された第２及び第３のコンデンサの直列回路とを備え、前記コイルの第１のコイルと第２のコイルの共用端は前記第１及び第２のスイッチング手段の接続点に接続し、前記第１のコイルの他端を放電灯の一端側に接続し、前記第２のコイルの他端を前記第２及び第３のコンデンサの直列回路の接続点に接続し、前記放電灯の他端側を前記第１及び第２のスイッチング手段の他端に接続し、前記第２又は第３のコンデンサと前記第２のコイルとで第２の共振回路を形成するようにしたものである。
【００１０】この発明の請求項２に係る放電灯点灯装置は、商用電源を全波整流する整流回路と、互いに直列接続され、交互にオン・オフして整流回路からの直流電圧を高周波電圧に変換する第１及び第２のスイッチング手段と、前記整流回路と前記第１及び第２のスイッチング手段の一端側との間に設けられた分離ダイオードと、前記第１及び第２のスイッチング手段を交互にオン・オフさせる駆動信号を出力する発振回路と、前記第１及び第２のスイッチング手段のそれぞれに逆並列接続された第１及び第２のダイオードと、第１のコイルと第２のコイルの２つの巻き線からなり、２つ巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有するように構成されたコイルと、第１のコイルと放電灯と放電灯に並列接続された第１のコンデンサとからなり、該第１のコイルと該第１のコンデンサとで形成された第１の共振回路を有する負荷回路と、前記整流回路の出力側に並列接続された第２及び第３のコンデンサの直列回路と、前記整流回路の出力側に接続された第４及び第５のコンデンサの直列回路とを備え、前記コイルの第１のコイルと第２のコイルの共用端は前記第１及び第２のスイッチング手段の接続点に接続し、前記第１のコイルの他端を放電灯の一端側に接続し、前記第２のコイルの他端を前記第２及び第３のコンデンサの直列回路の接続点に接続し、前記放電灯の他端側を前記第４及び第５のコンデンサの直列回路の接続点に接続し、前記第２又は第３のコンデンサと前記第２のコイルとで第２の共振回路を形成するようにしたものである。
【００１１】この発明の請求項３に係る放電灯点灯装置は、前記第２又は第３のコンデンサの何れか１つは、前記商用電源の周波数に対し低インピーダンスとなる容量としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の回路図、図２は同放電灯点灯装置の各部位における電圧、電流及び駆動信号の波形図、図３は同放電灯点灯装置の主要部位における電圧、電流及び駆動信号の波形図である。図１において、図３の従来例１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略し、相違する構成について説明する。この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置では、新たに追加された直流カット用コンデンサ１６は負荷回路９の放電灯１１の一端に接続されている。また、コイル１０は第１のコイル１０ａと第２のコイル１０ｂの２つの巻き線からなり、２つ巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有するように構成されている。
【００１３】そして、第１のコイル１０ａと第２のコイル１０ｂの共通端は第１及び第２のトランジスタ４、５の接続点に接続され、第１のコイル１０ａの他端は放電灯１１の他端に接続され、第２のコイル１０ｂの他端は第２及び第３のコンデンサ１３、１４の直列回路の接続点に接続されている。その第３のコンデンサ１４は商用電源の周波数に対し、低インピーダンスとなる容量のコンデンサが用いられる。このことは、第３のコンデンサ１４が商用電源の周波数が５０又は６０Ｈｚであるため、低インピーダンス化を図るには大きな容量が必要になることを意味する。
【００１４】このように、第３のコンデンサ１４は第２のコンデンサ１３に比べ相対的に大容量にすることで、商用電源１からの交流電圧を平滑するよう動作する平滑コンデンサである。また、第２のコンデンサ１３はトランジスタ４，５のスイッチング周波数に同期して完全な充放電を行える程度に容量が選定される。図１において、第１のコイル１０ａと第１のコンデンサ１２とで第１の共振回路を形成し、第２のコイル１０ｂと第２のコンデンサ１３で第２の共振回路を形成している。なお、第１の共振回路は電流共振、第２の共振回路は電圧共振となる。
【００１５】次に、この発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の動作を図２及び図３の波形図を用いて説明する。その前に図２の波形の説明をする。図２（１）は商用電源１からの入力電圧波形を示し、図２（２）は発振回路８から出力される第１のトランジスタ４の駆動波形を示し、Ｔ１で示される期間がオン期間となる。図２（３）は同様に第２のトランジスタ５の駆動波形を示し、Ｔ１がオン期間となる。図２（２）及び（３）は拡大図であり、図２（１）の電圧波形の零電圧位相、Ｖ１電圧位相、Ｖ２電圧位相の各部分３カ所を拡大する。また、図２（４）、（５）及び（６）の波形図は（２）と（３）に同期して描かれている。
【００１６】図２（４）は第３のコンデンサ１４の電圧、図２（５）は第１及び第２のトランジスタ４とトランジスタ５の直列回路に印加される電圧波形、即ち、整流回路３の出力端の電圧波形を示す。このような電圧波形となるのは、整流回路３の出力電圧にダイオード６からの共振電圧が重畳されるためである。なお、図２の（５）の電圧波形で整流回路３の直流電圧の零電圧付近とＶ１とＶ２とでピーク値が違うのは、負荷の影響を受けて共振電圧のピーク値が一定でないことによるものである。図２（６）は整流回路３からの出力電流波形である。図２（７）は（５）で示す電圧波形の縮小図となり、（１）と同期して描かれている。図２（８）はトランジスタ４及び５の接続点電圧、即ち負荷回路９に印加される電圧波形である。図２（９）は放電灯１１に流れる電流波形を示し、図２（１０）は商用電源１から流れ込む電流波形を示す。
【００１７】図３（１）は図２（２）と同様に第１のトランジスタ４の駆動波形で、Ｈ期間でトランジスタ４がオンになることを示し、図３（２）は図２（３）と同様に第２のトランジスタ５の駆動波形で、Ｈ期間でトランジスタ５がオンになることを示している。図３（３）は図２（５）と同様に第１及び第２のトランジスタ４、５の直列回路に印加される電圧であり、各電源位相（０、Ｖ１、Ｖ２）を同一面に描いており、■は電源電圧が０Ｖ、■は電源電圧がＶ１、■は電源電圧がＶ２を示す。なお、図３（３）中の正弦波状の電圧波形は第２のコイル１７と第３のコンデンサ１３の並列共振回路で発生する共振電圧を示す。図３（４）は図２に示していない第３のコンデンサ１４の電流波形で、プラス側が放電、マイナス側が充電となるような極性で描かれ、細線、破線及び太線は図３（３）と同じである。図３（５）は図２（６）と同様に整流回路３から出力する電流波形を示す。
【００１８】次に、この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の動作を説明する。図２の（１）に示す商用電源１の電圧は、フィルタ回路２を通り、整流回路３で全波整流され、全波整流電圧は、第１及び第２のトランジスタ４，５の直列回路および第２及び第３のコンデンサ１３，１４の直列回路に印加される。一方、第１及び第２のトランジスタ４，５は発振回路８からの駆動信号により高い周波数で交互にオン、オフが繰り返される。図２（２）は第１のトランジスタ４、（３）は第２のトランジスタ５の駆動波形であり、それぞれＴ１に示す期間がトランジスタ４，５のオン期間である。
【００１９】第１及び第２のトランジスタ４，５がオン、オフを繰り返すことにより、負荷回路９には高周波電力が供給される。負荷回路９はコイル１０の片側である第１のコイル１０ａと放電灯１１と放電灯１１に並列接続された第１のコンデンサ１２とから構成され、第１のコイル１０ａと第１のコンデンサ１２とで第１の共振回路を形成する。放電灯１１の放電開始時はこの第１の共振回路を用い、第１のコンデンサ１２により放電灯１１の印加電圧を高め、放電灯１１を放電させる。なお、放電灯１１が放電すれば、第１の共振回路はダンピングされ、コンデンサ１２の電圧は低圧になるから、第１の共振回路は放電灯１１を点灯するまでの動作に寄与することとなる。また、直流カット用コンデンサ１６の容量は第１のコンデンサ１２の容量に比べて極めて小さいものであり、直流カット用コンデンサ１６が第１のコイル１０ａとで第１の共振回路を構成することはない。
【００２０】ところで、まず第１のトランジスタ４がオンとなると、整流回路３の出力電圧は第２のコイル１０ｂを介して第３のコンデンサ１４を充電する。そのコンデンサ１４の容量は商用電源１の周波数に対し十分平滑できるような大容量が選択され、主に電解コンデンサが使用される。このように、第３のコンデンサ１４を大きな容量とすることで、図２（４）に示すように第３のコンデンサ１４の電圧波形は平滑された直流電圧となり、また電源位相によっても変化せずに、各位相において電圧Ｖｅが一定となるから、電圧共振回路に与える電圧の変動が少なくなり、電圧共振波形のピーク電圧が安定するため、放電灯１１に流れる電流の変動を小さくできる。即ち、放電灯１１の電流の波高率が良くなる。なお、図２（４）ではＶｅの変化が無いように描かれているが、第３のコンデンサ１４を小容量にすれば、変動する。
【００２１】その後、第１のトランジスタ４がオフし、第２のトランジスタ５がオンとなると、第３のコンデンサ１４の電荷はコイル１０の別の片側である第２のコイル１０ｂ、第２のトランジスタ５の閉ループで放電され、このことにより第２のコイル１０ｂにエネルギーが蓄積される。そして、第２のトランジスタ５がオフとなり、再び第１のトランジスタ４がオンになると、第２のコイル１０ｂに蓄えられたエネルギーは第２のコンデンサ１３を充電するよう電流を流す。
【００２２】このとき、まず、第２のコイル１０ｂと第２のコンデンサ１３の電圧共振状態となり、図２（５）に示すような共振電圧を発生する。この共振電圧は整流回路３からの出力電圧に重畳されることになり、商用電源１の位相により共振電圧が発生する時間が異なるが、そのピーク値はほぼ同様の値となる。共振電圧の発生する時間は、商用電源１の電圧がゼロ電圧位相の場合にＴ２、Ｖ１電圧位相ではＴ３、Ｖ２電圧位相ではＴ４時間となる。発生時間は商用電源１３の電圧が高くなるほど短時間となり、Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４の関係となる。
【００２３】このように、発生時間は商用電源１の電圧が高くなるほど短時間となり、Ｔ２＞Ｔ３＞Ｔ４の関係となるのは、次の理由による。これを図３の波形図を用いて説明する。図３の（４）に示す第３のコンデンサ１４の電流波形で、第２のトランジスタ５がオンの期間、図３の（２）においてＨの期間に、第２のコンデンサ１４から片側のコイル１０ｂ、第２のトランジスタ５を経由して放電電流が流れるが、商用電源１の電圧が０Ｖの■の場合はほぼ第２のトランジスタ５のオンと同期して放電電流が流れるため、第２のコイル１０ｂに蓄えられるエネルギーは大きいものとなる。
【００２４】しかし、商用電源１の電圧がピークに至る■やピークである■の場合においては、整流回路３からの充電電流が途絶えるが、第２のコイル１０ｂに流れる電流は同方向に流れ続け、その後、電流がゼロになってから以前とは逆方向に、即ち■と同様に第２のトランジスタ５に流れ込む。従って、第２のコイル１０ｂに蓄えられるエネルギーがそれぞれ小さくなり、このエネルギーが第２のコンデンサ１３との共振電圧のピーク値に影響を与えることになるからである。即ち、コイル１０の片側である第２のコイル１０ｂに流れる電流が小さい場合は共振電圧も低くなり、共振電圧の発生時間も短時間になる。
【００２５】また、共振電圧が発生している間は整流回路３は逆バイアスとなるために商用電源１からは電流が流れず、次に共振電圧の発生がなくなった時に整流回路３からトランジスタ４を介して負荷回路９及び第３のコンデンサ１４を充電する電流が流れる。即ち、図２の（５）に示すように正弦波状の電圧がＶ１、Ｖ２の電圧になった時点から第１のトランジスタ４がオンしている間に、整流回路３から第２のトランジスタ４を介して負荷回路９及び第３のコンデンサ１４に充電電流が流れることとなる。この期間は図２の（５）ではＴ５、Ｔ６で示される。
【００２６】図２（６）に示す電流波形は、前述したように整流回路３から出力する電流であり、整流回路３の出力が０Ｖの場合は電流も流れず、Ｖ１電圧位相の時にＴ６時間、Ｖ２電圧位相の時にＴ７時間流れることになる。この図２（６）に示すように流れる電流のピーク値は整流回路３の出力電圧に対応して増減することから、ピーク電流の包絡線は整流回路３の出力電圧と同様の波形となる。
【００２７】このように、整流回路３からの出力電流波形で、零電圧、Ｖ１、Ｖ２と高くなる方が大きく流れるのは、次の理由による。商用電源１の電圧が０Ｖ、Ｖ１、Ｖ２と電圧が高くなるにつれて第１のトランジスタ４が実質的にオンする期間が長くなるからである。これを図３の波形図で説明すると、図３の（１）に示す第１のトランジスタ４のＨ期間において、共振電圧が発生している間はダイオード６を介して第２のコイル１０ｂから第２のコンデンサ１３に電流が流れる。そして、この電流が無くなる、即ちダイオード６が逆バイアスとなる電位差になってから、整流回路３から実質的にオンした第１のトランジスタ４、第２のコイル１０ｂを経由して第４のコンデンサ１４に電流が流れ込むが、図３の（２）に示すようにＶ１よりＶ２の方が第１のトランジスタ４がオンしている期間が長いため、それだけ流れ込む電流も大きくなるためである。
【００２８】また、図２（７）は（５）と同様の波形で、（５）を商用周波数に同期するよう縮小したものである。このように、共振電圧は整流回路３の出力に重畳して発生する。図２（８）は第１及び第２のトランジスタ４，５の接続点電圧波形であり、図に示すように高周波電圧のピーク電圧に若干変化するのが分かる。図２（９）は（８）の電圧で負荷回路９を駆動したときの電流波形となり、放電電灯１１に流れる電流もこれに近似される。図２（１０）は（６）の電流波形をフィルタ回路２を通して流れる電流波形であり、商用電源１から流れ込む電流波形に相当する。
【００２９】この発明の実施の形態１では、コイル１０を２つの巻線である第１のコイル１０ａと第２のコイル１０ｂとで構成し、一方の第１のコイル１０ａを第１及び第２のトランジスタ４、５の接続点と放電灯１１の一端との間に設け、第１のコイル１０ａと放電灯１１に並列接続された第１のコンデンサ１２とで独立に動作する第１の共振回路を形成し、放電灯１１に流れる電流を制限するようにし、また他方の第２のコイル１０ｂを第１及び第２のトランジスタ４、５の接続点と第２及び第３のコンデンサの１３、１４の接続点との間に設け、第２のコイル１０ｂと第２のコンデンサ１３とで独立に動作する第２の共振回路を形成し、第１のトランジスタ４がオンしたときに第２の共振回路に発生した共振電圧が無くなった時に整流回路３から第１のトランジスタ４を介して第３のコンデンサ１４を充電する電流を流すようにし、その電流は商用電源１の電圧に対応した高周波電流として流れるようにして整流回路３から出力される電圧の谷間を埋めるよう電力の授受を行うため、その高周波電流の入力電流波形が入力電圧波形に近づくこととなり、力率が高く、電源高調波の発生が少ない放電灯点灯装置を提供できることとなった。また、第２のコイル１０ｂは放電灯１１に与える電力の一部を第３のコンデンサ１４に蓄え放出するだけで、放電灯１１の電力供給回路を兼用しないため、コイル１０は全体として小形で安価なコイルを利用できることとなった。
【００３０】また、この発明の実施の形態１では第１のスイッチング手段としてトランジスタ４とダイオード６の並列回路、第２のトランジスタ５とダイオード７の並列回路を用いているが、２つのパワーＭＯＳ−ＦＥＴを直列接続しても良い。また、実施の形態１では、第４のコンデンサ１４の容量は商用電源１の周波数に対し十分平滑出来るような大容量が選択されているが、第４のコンデンサ１４の代わりに第２のコンデンサ１３を大きくしてもよく、この場合は第２のコイル１０ｂと第４のコンデンサ１４で電圧共振回路が形成される。
【００３１】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態２の放電灯点灯装置を示す回路図である。図４において、本発明の実施の形態１と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略し、相違する構成について説明する。この発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置では、整流回路３の出力側に接続された第４及び第５のコンデンサ１７、１８の直列回路と、整流回路３と第１及び第２のトランジスタ４、５の直列回路を分離する分離ダイオード１９とが新たに追加されている。そして、第４及び第５のコンデンサ１７、１８の直列回路の接続点が放電灯１１の一端に接続されている。
【００３２】次に、この発明の実施の形態２の放電灯点灯装置の動作を説明する。この実施の形態２の放電灯点灯装置の基本的な動作は実施の形態１と同様であるのでその説明は省略し、相違する動作について説明する。放電灯１１に流れる電流は第４及び第５のコンデンサ１７、１８の直列回路を経由して、分離ダイオード１９、トランジスタ４、５に流れ込む。即ち、第１のトランジスタ４がオンの時は、コイル１０の第１のコイル１０ａ、放電灯１１、第４のコンデンサ１６、分離ダイオード１８、第１のトランジスタ４のルートで電流が流れ、第２のトランジスタ５がオンの時は、第５のコンデンサ１８、放電灯１１、コイル１０の１０ａ、第２のトランジスタ５のルートで電流が流れる。従って、第４及び第５のコンデンサ１７、１８は整流回路３の出力電圧を分圧し、第１及び第２のトランジスタ４、５の直列回路のオン、オフ動作に対し、負荷である放電灯１１に高周波電流を流すこととなり、図１の直流カット用コンデンサ１６と同様に動作し、放電灯１１を点灯するまでの動作に寄与すると共に、分離ダイオード１９を設けたことと相俟って第１及び第２のトランジスタ４、５のスイッチングノイズ、放電灯１１に流れる高周波電流による高周波ノイズを第４及び第５のコンデンサ１６、１７で減衰するため、整流回路３の出力側でノイズを低減する機能を有する。
【００３３】また、実施の形態２では、スイッチング手段として第１のトランジスタ４とダイオード６の並列回路、第２のトランジスタ５とダイオード７の並列回路を用いているが、２つのパワーＭＯＳ−ＦＥＴを直列接続してもよい。また、実施の形態２では、第４のコンデンサ１４の容量は商用電源１の周波数に対して十分平滑できるような大容量が選択されているが、第４のコンデンサ１４の変わりに第３のコンデンサ１３の容量を大きくしてもよく、この場合は第２のコイル１０ｂと第４のコンデンサ１４とで電圧共振回路が形成される。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれば、商用交流電源を整流回路で直流電圧に変換し、この直流電圧を第１及び第２のスイッチング素子のオン、オフによりスイッチングして負荷回路に高周波電流を流すとともに、負荷回路の第１の共振回路とは別に第２コンデンサと第２のコイルとからなる第２の電圧共振回路を設けたことにより、共振回路に発生した共振電圧が無くなった時に整流回路から平滑コンデンサを充電する電流を流すようにし、その電流は商用電源の電圧に対応した高周波電流として流れるため、その高周波電流の入力電流波形が入力電圧波形に近づくこととなり、力率が高く、電源高調波の発生が少ない放電灯点灯装置を提供できる効果がある。また、第１の共振回路の一部を構成する第１のコイルと第２の電圧共振回路の一部を構成する第２のコイルとを２つの巻き線から構成し、２つの巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有したコイルとしたので、第２の共振回路を形成する第２のコイルは、整流回路から出力される電圧の谷間を埋めるよう電力の授受を行い、放電灯に与える電力の１部を平滑コンデンサに蓄え放出するだけであるため、コイルは小形で安価なコイルを利用でき、低コストな放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。
【００３５】次に、請求項２の発明によれば、商用交流電源を整流回路で直流電圧に変換し、この直流電圧を第１及び第２のスイッチング素子のオン、オフによりスイッチングして負荷回路に高周波電流を流すとともに、負荷回路の第１の共振回路とは別に第２コンデンサと第２のコイルとからなる第２の電圧共振回路を設けたことにより、共振回路に発生した共振電圧が無くなった時に整流回路から平滑コンデンサを充電する電流を流すようにし、その電流は商用電源の電圧に対応した高周波電流として流れるため、その高周波電流の入力電流波形が入力電圧波形に近づくこととなり、力率が高く、電源高調波の発生が少ない放電灯点灯装置を提供できる効果がある。また、第１の共振回路の一部を構成する第１のコイルと第２の電圧共振回路の一部を構成する第２のコイルとを２つの巻き線から構成し、２つの巻き線のそれぞれの一端と磁気回路を共有したコイルとしたので、第２の共振回路を形成する第２のコイルは、整流回路から出力される電圧の谷間を埋めるよう電力の授受を行い、放電灯に与える電力の１部を平滑コンデンサに蓄え放出するだけであるため、コイルは小形で安価なコイルを利用でき、低コストな放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。さらに、整流回路と第１及び第２のスイッチング手段の一端側との間に分離ダイオードを設け、整流回路の出力側に第４及び第５のコンデンサの直列回路を接続し、放電灯の他端側を第４及び第５のコンデンサの直列回路の接続点に接続したので、整流回路の出力電圧を分圧して第１及び第２のトランジスタの直列回路のオン、オフ動作に対し、負荷である放電灯に高周波電流を流すこととなり、放電灯を点灯するまでの動作に寄与すると共に、第１及び第２のトランジスタのスイッチングノイズ、放電灯に流れる高周波電流による高周波ノイズを第４及び第５のコンデンサで減衰するため、整流回路の出力側でノイズを低減し、放電灯点灯装置から商用電源に出力されるノイズを低減する放電灯点灯装置を供給できる効果がある。
【００３６】さらに、請求項３の発明によれば、第２又は第３のコンデンサのいずれか１つは商用電源の周波数に対し低インピーダンスとなる容量としたので、そのコンデンサは大きな容量となってその電圧波形は平滑された直流電圧となり、また電源位相によっても変化せずに、各位相において電圧が一定となるから、電圧共振回路に与える電圧の変動が少なくなり、電圧共振波形のピーク電圧が安定するため、放電灯に流れる電流の変動を小さく、放電灯の電流の波高率が良い放電灯点灯装置を供給できる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【識別番号】３９００１４５４６
【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月１０日（１９９９．６．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１２７３
【弁理士】
【氏名又は名称】佐々木 宗治 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３５３５９９（Ｐ２０００−３５３５９９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１９日（２０００．１２．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１６３３５９ |
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