JP2000277286A

JP2000277286A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2000277286A
Application number: JP11084732A
Authority: JP
Inventors: Masahito Onishi; 雅人大西; Masahiro Naruo; 誠浩鳴尾
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP3982102B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチドキャパシタを用いて小さな限流素子
で放電灯を点灯させる電力変換装置に、入力電流歪・高
調波の抑制機能を持たせて力率改善回路を不要とし、安
価で信頼性の高い放電灯点灯装置を実現する。【解決手段】平滑コンデンサＣ０によって複数のキャパ
シタＣ１〜Ｃ５に所定の電圧となるよう充放電する電圧
調整手段を具備し、入力電流高調波を抑制しつつ入力電
流を引き込むように入力電圧に応じて複数のキャパシタ
Ｃ１〜Ｃ５を択一的に入力側に接続する第１のスイッチ
ング手段Ｓｉ１と、放電灯を安定に点灯させるように複
数のキャパシタＣ１〜Ｃ５を択一的に出力側に接続する
第２のスイッチング手段Ｓｉ２とを具備し、交流電源Ｖ
ｓから入力電流Ｉｓを引き込む動作により入力高調波抑
制手段の機能を兼用させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小さな限流要素を用
いて放電灯を安定に点灯させる放電灯点灯装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、小さな限流要素を用いて放電灯を
安定に点灯する技術として、ランプの特性電圧よりも高
い電圧と、ランプの特性電圧よりも低い電圧を交互に高
速に切り替えて、ランプ電流を設定範囲に制御しようと
する技術が存在する。ランプの特性電圧よりも高い電圧
を供給するとランプ電流は増大し、ランプの特性電圧よ
りも低い電圧を供給するとランプ電流は減少するので、
切替えを適切に制御することにより、ランプ電流を制御
することができる。以下、その原理について説明する。

【０００３】一般的に、ランプ（放電灯）を点灯するに
はバラスト（限流要素）が必要である。その理由はラン
プの電気特性が負特性である（つまり負性抵抗を有す
る）からである。ランプの電流Ｅと電流密度Ｊとの関係
は一般に以下の式で示される。Ｊ＝σＥここで、σは導電率と呼ばれ、固体の場合には定数とみ
なしてよいものである。しかし、気体放電の場合には導
電率は以下の式に示されるように電子密度の関数にな
る。 σ＝ｅｎμ ただし、ｅは単位電荷、ｎは電子密度、μは移動度であ
る。移動度μは電子温度と圧力の関数であるが一定とみ
なしてよい。このことから、電流密度（つまり放電電
流）はランプ内部の電子密度と電界の２つによって決定
されることが分かる。基本的にはランプ電流（電流密
度）が決まると、結果として電子密度と電界が決まる、
という考え方が最も分かりやすく、しかも現実にそうな
っている。一般に電流を増やすと電子密度が増加し、電
界はさほど変化しない（実際には多少変化するが、電子
密度ほど顕著でない）。

【０００４】ランプは限流要素無しの電圧源で点灯され
ると、電子密度が増加してしまい、結果として電流が増
加してしまう。その結果、過電流が流れ、諸々のトラブ
ルが生じる。増加する時定数の方が減少する時定数より
も大きいために電子密度は増加する。これを避けるため
には、印加する電界を変化させて電子に与えるエネルギ
ーを変化させなければならない。安定点灯状態から高い
電圧源に接続すると、電流は増加し始めるので電圧を低
下させる。これはランプ特性電圧（維持電圧）以下まで
低下させる必要がある。すると、電流は減少し始めるの
で、次に電圧を上昇させる。これはランプ特性電圧（維
持電圧）以上まで上昇させる必要がある。すると、電流
は再び増加し始める。そこで、再び電圧を低下させる。
これはランプ特性電圧（維持電圧）以下まで低下させる
必要がある。以下、これらの動作を繰り返す。

【０００５】このように電圧をランプの特性電圧ライン
の上下に変化させれば、ランプを安定に点灯できる。実
際に電流が増加する時間と減少する時間は、減少が０．
数ｍｓｅｃから数ｍｓｅｃのオーダー、増加が数μｓｅ
ｃから数十μｓｅｃ程度と考えられる。このことから、
ランプの特性電圧よりも高い電圧とランプの特性電圧よ
りも低い電圧とを高速に切り替えてランプ電流を設定範
囲に制御すれば、ランプの限流要素を小さくし、或いは
削除する形でランプを安定に点灯できることが分かる。
また、印加する電圧波形を正弦波状にして、その実効値
を上記のようにランプの特性電圧よりも高い電圧とラン
プの特性電圧よりも低い電圧とに交互に高速に切り替え
ることによっても安定点灯動作は可能であり、この場合
は、正弦波による点灯動作であるので、ランプからのノ
イズ成分も減少できるという利点がある。

【０００６】（従来例１）従来より微小なインダクタと
スイッチドキャパシタを利用して直流電源から滑らかな
交流出力を得る電力変換回路として図１３に示すような
回路（特開平８−１１６６７９号）がある。本従来例で
は、スイッチ素子Ｓｉ１とキャパシタＣｉ（ｉ＝１〜
５）の直列回路を並列に接続し、直流電源Ｅにスイッチ
素子ＳｓとインダクタＬ１を介して、この並列回路を接
続し、スイッチ素子ＳｓとインダクタＬ１の接続点とグ
ランドの間にダイオードＤｓを接続してキャパシタＣ１
〜Ｃ５の充電部を構成している。さらにスイッチ素子Ｓ
ｉ２とキャパシタＣｉ（ｉ＝１〜５）との直列回路を並
列に接続し、インダクタＬ２を介して負荷Ｚと負荷用キ
ャパシタＣｚの並列回路４に接続して電力変換部を構成
している。また、負荷Ｚにはスイッチ素子Ｓｚ１〜Ｓｚ
４よりなる極性反転回路が付加されており、負荷Ｚの電
圧Ｖｚの極性を切り替え可能としている。各スイッチ素
子の制御回路は図示しないが、以下に述べる制御を行う
回路が付加されている。

【０００７】図１３の回路の動作を図１４に示す。直流
電源ＥからインダクタＬ１を介してキャパシタＣ１〜Ｃ
５にＶ１０＜Ｖ２０＜Ｖ３０＜Ｖ４０＜Ｖ５０の電圧関
係で異なる電圧を充電し、キャパシタＣ１〜Ｃ５をイン
ダクタＬ２を介して１つずつ順番に負荷Ｚと負荷用キャ
パシタＣｚの並列回路４に接続することにより負荷電圧
Ｖｚを滑らかに昇降させ、また、スイッチ素子Ｓｚ１〜
Ｓｚ４により極性を反転させて、負荷Ｚに交流電圧を供
給する。微小インダクタＬ１，Ｌ２は、これらを介して
共振的に電力を伝達することにより電力伝達効率を向上
するために設けられている。

【０００８】図１４ではキャパシタＣ１〜Ｃ５を用いて
交流出力を得る例を示したが、このうち使用するキャパ
シタの数を減らすことで、供給する正弦波の振幅を変化
させることができ、先に説明したランプの特性電圧を超
える電圧と下回る電圧を供給でき、バラストの小型化を
達成できるものである。また、入力電源が交流の場合、
同様のスイッチドキャパシタ関連の技術を用いて、入力
電流波形を略正弦波状にする回路方式を従来例２として
示す。

【０００９】（従来例２）従来例２の回路図を図１５
に、各スイッチング素子の制御による回路動作図を図１
６に、動作波形図を図１７に、各素子の電流電圧波形を
図１８に示す。従来例２の主回路の基本構成は、交流電
源ＡＣに全波整流器ＤＢを接続し、その出力にスイッチ
ング素子Ｓｗ１とキャパシタＣ１、及び平滑コンデンサ
Ｃ２と負荷Ｚの並列回路を直列に接続し、キャパシタＣ
１と並列にキャパシタＣ１の電圧を調整する制御手段を
接続する。その制御手段として、インダクタＬ１とスイ
ッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３、ダイオードＤ１，Ｄ２か
らなる回路を用いている。回路構成としては、キャパシ
タＣ１に並列にスイッチング素子Ｓｗ２とインダクタＬ
１、ダイオードＤ１を接続し、インダクタＬ１とダイオ
ードＤ１の接続点とグランドの間にスイッチング素子Ｓ
ｗ３を接続する。また、インダクタＬ１の残留エネルギ
ーを負荷回路に送るために、スイッチング素子Ｓｗ２と
インダクタＬ１の接続点とグランド間にダイオードＤ２
を接続している。

【００１０】以下、図１５の回路の動作について説明す
る。まず、交流電源ＡＣから入力される電圧Ｖｉｎは全
波整流器ＤＢにより整流されて、脈流電圧Ｖ１を出力と
して得る。スイッチング素子Ｓｗ１が制御回路からの制
御信号でオンすると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサ
Ｃ２の和の電圧がＶ１まで充電される（図１６（ａ）の
状態１）。

【００１１】次に、スイッチング素子Ｓｗ１がオフした
後について述べる。脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよ
りも高い脈流山部では、スイッチング素子Ｓｗ２のみを
オンさせる。すると、キャパシタＣ１とインダクタＬ１
が直列に接続され、キャパシタＣ１のエネルギーの一部
がインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってイ
ンダクタＬ１に蓄積される（図１６（ｂ）の状態２−
Ａ）。また、脈流電圧Ｖ１が出力電圧Ｖｏｕｔよりも低
い脈流谷部では、スイッチング素子Ｓｗ２とＳｗ３をオ
ンさせる。すると、キャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ
２、インダクタＬ１が直列に接続され、平滑コンデンサ
Ｃ２のエネルギーの一部がキャパシタＣ１を充電しなが
らインダクタＬ１に移動し、磁気エネルギーとなってイ
ンダクタＬ１に蓄積される（図１６（ｂ）の状態２―
Ｂ）。インダクタＬ１に流れる電流は共振的な波形とな
るが、今の場合、キャパシタＣ１（及び平滑コンデンサ
Ｃ２）とインダクタＬ１で決まる共振の周期に対して微
小区間での動作を示しているので、電流の変化はほぼ直
線的に描かれている。上記のような過程によってインダ
クタＬ１に一時蓄積されたエネルギーは、スイッチング
素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）をオフした瞬間にダイオード
Ｄ２がオンし、ダイオードＤ１を介して負荷回路に全て
送られる（図１６（ｃ）の状態３）。

【００１２】このようにしてキャパシタＣ１に蓄積され
た余分なエネルギーをインダクタＬ１によって負荷回路
に送り、効率良くキャパシタＣ１の電圧調整を行うもの
である。回路状態１と状態３は同時に行われてもよい。
この繰り返しで平滑コンデンサＣ２の電圧は徐々に増加
していく。また、キャパシタＣ１は、およそ脈流電圧Ｖ
１と出力電圧Ｖｏｕｔの差の電圧を記億させることによ
り、スイッチング素子Ｓｗ１のオン時には、入力電圧と
キャパシタＣ１を直列に接続し、負荷回路に一定電圧を
供給する。さらに、スイッチング素子Ｓｗ１のオン直前
のキャパシタＣ１と平滑コンデンサＣ２の電圧の和Ｖ２
の波形が全波整流出力Ｖ１の波形と相似形になるように
スイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）のオン時間を制
御することで入力電流波形の包絡線を入力電圧波形と相
似にし、入力高調波歪を抑制する。また、この相似比を
スイッチング素子Ｓｗ２（及びＳｗ３）のオン時間の調
整によって変えることにより入力電流のピーク値が変化
し、出力電圧は上下する。このことにより、この回路は
出力電圧の調整が可能である。

【００１３】このように、交流電源ＡＣに整流器ＤＢを
接続し、その出力にスイッチング素子Ｓｗ１とキャパシ
タＣ１、及び平滑コンデンサＣ２と負荷Ｚの並列回路を
直列に接続し、キャパシタＣ１と並列に、インダクタＬ
１とスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ３、ダイオードＤ
１，Ｄ２からなる回路によってキャパシタＣ１の電圧を
調整する制御手段を接続し、この制御手段によってキャ
パシタＣ１の電圧を制御することにより、入力高調波歪
の抑制及び入力電流値の調整、出力電圧の調整を行うこ
とができ、また、動作周波数を高くとることによって各
キャパシタやインダクタ、スイッチング素子を小さくす
ることができるので、任意の一定電圧を発生できる小型
の電源装置を提供できるものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来例１の直流電源Ｅ
として、従来例２の出力電圧Ｖｏｕｔを用いれば、入力
電流歪・高調波の抑制機能を持つ電力変換装置を実現で
きると考えられる。しかしながら、その場合、ＰＦＣ部
（従来例２）と電力変換部（従来例１）のそれぞれにス
イッチドキャパシタを用いるので、直列的に回路が接続
されることになり、回路構成部品が多くなったり、効率
が低下するという課題があった。本発明はこのような点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、小さな限流素子を用いて放電灯を安定に点灯させる
電力変換装置に、入力電流歪・高調波の抑制機能を持た
せることにより、特別な力率改善回路が不要で、安価で
信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を解決するために、図１に示すように、交流電源Ｖ
ｓを全波整流する全波整流器ＤＢと、全波整流器ＤＢの
出力端に入力電流高調波抑制手段を備え、前記入力電流
高調波抑制手段は第１のエネルギー蓄積手段Ｃ０を具備
し、前記入力電流高調波抑制手段の出力端に直流電圧を
略正弦波のステップ電圧に変換する電力変換手段を具備
し、前記電力変換手段の出力端にステップ電圧を滑らか
にするフィルタリング手段２を介して放電灯負荷３を接
続し、前記電力変換手段は放電灯３が安定点灯するよう
にランプ特性電圧の上下の電圧を放電灯に印加する出力
制御手段を備えた放電灯点灯装置において、前記電力変
換手段は出力部に極性反転手段１を備え、前記第１のエ
ネルギー蓄積手段Ｃ０によって複数のエネルギー蓄積手
段Ｃ１〜Ｃ５に所定の電圧となるよう充放電する電圧調
整手段を具備し、入力電流高調波を抑制しつつ入力電流
を引き込むように入力電圧に応じて前記複数のエネルギ
ー蓄積手段Ｃ１〜Ｃ５を択一的に入力側に接続する第１
のスイッチング手段Ｓｉ１（ｉ＝１〜５）と、前記複数
のエネルギー蓄積手段Ｃ１〜Ｃ５を択一的に出力側に接
続する第２のスイッチング手段Ｓｉ２（ｉ＝１〜５）と
を具備し、前記電力変換手段により交流電源Ｖｓから入
力電流Ｉｓを引き込む動作により前記入力高調波抑制手
段の機能を兼用させたことを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の実施例１の
回路図を図１に示す。本実施例の回路構成は、交流電源
Ｖｓに全波整流器ＤＢを接続し、その整流出力端にスイ
ッチング素子Ｓ０１を介して従来例（図１３）の電力変
換回路を接続し、スイッチング素子Ｓ０１と電力変換回
路の接続点と整流器ＤＢの出力端（負極側）との間にス
イッチング素子Ｓ０２を介して平滑コンデンサＣ０を接
続し、また、従来例の電力変換回路のキャパシタＣ１を
キャパシタＣ１とスイッチング素子Ｓ１３の直列回路に
置き換え、キャパシタＣ１とスイッチング素子Ｓ１３の
接続点とスイッチング素子Ｓ４１とキャパシタＣ４の接
続点の間にスイッチング素子Ｓ１４を接続し、また、従
来例の電力変換回路のキャパシタＣ２をキャパシタＣ２
とスイッチング素子Ｓ２３の直列回路に置き換え、キャ
パシタＣ２とスイッチング素子Ｓ２３の接続点とスイッ
チング素子Ｓ３１とキャパシタＣ３の接続点の間にスイ
ッチング素子Ｓ２４を接続したものである。

【００１７】本実施例では、各キャパシタＣ１，Ｃ２，
Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の電圧関係はＶｃ１＜Ｖｃ２＜Ｖｃ３
＜Ｖｃ４＜Ｖｃ５であり、Ｖｃ１＋Ｖｃ４、Ｖｃ２＋Ｖ
ｃ３、Ｖｃ５、Ｖｃ０は近い電圧値となるように制御さ
れる。電力変換回路の出力部は極性反転回路１と、ステ
ップ状の交流電圧を滑らかにするフィルタ回路２を介し
て負荷としての放電灯３に接続されている。

【００１８】本実施例の動作について説明する。まず、
交流出力を得るための電力変換回路の動作、すなわち、
出力側のスイッチング素子Ｓｉ２（ｉ＝１〜５）の動作
については、入力交流電源Ｖｓの瞬時値に関わらず、基
本的に従来例（図１４のＳ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４
２，Ｓ５２）と同じである。その他のスイッチング素子
は入力交流電源Ｖｓの瞬時値によってその動作が変わる
ので、その点を中心に説明する。

【００１９】本実施例では、スイッチング素子Ｓ０１が
オンする直前のインダクタＬ１とダイオードＤ１の接続
点の電圧Ｖａを、コンデンサＣ１〜Ｃ５の電圧Ｖｃ１〜
Ｖｃ５を組み合わせることによって、図２に示すよう
に、入力交流電源Ｖｓと相似の電圧ｋ・Ｖｓ（０＜ｋ＜
１）に近いステップ電圧とするものである。このように
制御することによって、交流電源Ｖｓと相似の入力電流
Ｉｓを引き込み、入力電流高調波を抑制することができ
る。入力電流の引き込みは図３の灰色部分で示すよう
に、電力変換回路の出力Ｖｂがｋ・Ｖｓ以下でかつ一番
近い電圧となる期間でスイッチング素子Ｓ０１をオンし
て行う。

【００２０】次に具体的な動作について、図２に示す
〜の区間を使って述べる。区間およびでは、図４
に示すようにＶｂが０Ｖとなる期間にスイッチング素子
Ｓ０１をオンし、入力電流を引き込む。この区間では入
力されるエネルギーが小さいので、キャパシタＣ１〜Ｃ
５の蓄積エネルギーを補う必要が有る。そのため、スイ
ッチング素子Ｓ０１のオフ時には、スイッチング素子Ｓ
０２とＳ５１をオンするほか、スイッチング素子Ｓ１２
のオフ時には、スイッチング素子Ｓ１１とＳ１４をオ
ン、スイッチング素子Ｓ１３をオフし、スイッチング素
子Ｓ２２のオフ時には、スイッチング素子Ｓ２１とＳ２
４をオン、スイッチング素子Ｓ２３をオフすることで、
図６（ａ）に示すように、平滑コンデンサＣ０からキャ
パシタＣ５、キャパシタＣ１とＣ４の直列回路、キャパ
シタＣ２とＣ３の直列回路への充電を行ってエネルギー
を補う。同様に、図２の区間とではスイッチング素
子Ｓ２２がオンする期間、区間とではスイッチング
素子Ｓ３２がオンする期間にスイッチング素子Ｓ０１が
オンして入力電流を引き込む。

【００２１】次に、図２の区間とでのスイッチ動作
を図５に示す。この区間と区間も入力電流引き込みの
タイミングが変わるだけで、後の動作はほぼ同じである
が、この付近では入力されるエネルギーが大きくなり、
キャパシタＣ１〜Ｃ５に過剰にエネルギーが供給される
ことになる。そのため、図６（ｂ）に示すように、キャ
パシタＣ５、キャパシタＣ１とＣ４の直列回路、キャパ
シタＣ２とＣ３の直列回路から平滑コンデンサＣ０へ充
電する。これによって平滑コンデンサＣ０に脈流谷部で
必要なエネルギーを脈流山部で充電することができる。

【００２２】また、インダクタＬ１は電源もしくは平滑
コンデンサＣ０から各キャパシタＣ１〜Ｃ５に接続する
スイッチング素子の動作で生じる電圧差を一時的に分担
するものであり、ダイオードＤ１やスイッチング動作に
よってインダクタＬ１のエネルギーを回生することによ
り、損失を低減するものである。以上のように本実施例
では、小さな限流要素を用いてランプを安定に点灯させ
る電力変換回路に入力電流歪・高調波の抑制機能を持た
せることで、特別なＰＦＣ回路が不要となり、安価で信
頼性の高い放電灯点灯装置を提供することができる。

【００２３】（実施例２）本発明の実施例２の回路図を
図７に示す。本実施例は、交流電源Ｖｓに全波整流器Ｄ
Ｂを接続し、その整流出力端にスイッチング素子Ｓ０２
とＳ０１の直列回路を接続すると共に、インダクタＬ１
とスイッチング素子Ｓ０３を介して、インダクタＬ２と
平滑コンデンサＣ０の直列回路を接続している。従来例
の電力変換回路（図１３）はスイッチング素子Ｓ０２と
並列に接続されており、そのスイッチング素子Ｓｉ１と
キャパシタＣｉ（ｉ＝１〜５）の接続点と、スイッチン
グ素子Ｓ０３とインダクタＬ２の接続点の間にスイッチ
ング素子Ｓｉ３（ｉ＝１〜５）を接続したものである。
各キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の電圧関係
はＶｃ１＜Ｖｃ２＜Ｖｃ３＜Ｖｃ４＜Ｖｃ５とする。

【００２４】本実施例の動作も、入力電流引き込みと交
流電圧出力の動作は基本的に実施例１と同様である。実
施例１と大きく違う点は、スイッチング素子Ｓ０１がオ
フ、スイッチング素子Ｓ０２がオンの時に、｜Ｖｓ｜＋
Ｖｃｉ≧Ｖｃ０となるようなキャパシタＣｉを、スイッ
チング素子Ｓｉ３をオンすることで電源と直列に接続
し、図８に示すように、入力電流をより長い期間引き込
みながら平滑コンデンサＣ０を充電するものである。イ
ンダクタＬ２はこの動作における電源Ｖｓとキャパシタ
Ｃｉの電圧和（｜Ｖｓ｜＋Ｖｃｉ）と平滑コンデンサＣ
０の電圧Ｖｃ０との差分、およびスイッチング素子Ｓ０
３をオンして各キャパシタＣｉへエネルギーを補充する
ときの電圧差を一時的に分担するものである。本実施例
も同様に、小さな限流要素を用いてランプを安定に点灯
させる電力変換回路に入力電流歪・高調波の抑制機能を
持たせることで、特別なＰＦＣ回路が不要となり、安価
で信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することができ
る。

【００２５】（実施例３）本発明の実施例３の回路図を
図９に示す。本実施例は平滑コンデンサＣ０の電圧Ｖｃ
０をキャパシタＣ１〜Ｃ４の電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ４のどれ
かに近い電圧とした場合の回路構成を示すものであり、
図９はＶｃ０≒Ｖｃ３のときの例を示す。回路構成は、
交流電源Ｖｓに全波整流器ＤＢを接続し、その整流出力
端にスイッチング素子Ｓ０１を介してインダクタＬ２と
平滑コンデンサＣ０とスイッチング素子Ｓ０２の直列回
路を接続し、この直列回路に並列に、従来例の電力変換
回路（図１３）を接続し、従来例の電力変換回路のスイ
ッチング素子Ｓ１１とキャパシタＣ１の接続点と、平滑
コンデンサＣ０とスイッチング素子Ｓ０２の接続点の間
に、スイッチング素子Ｓ１３を接続し、また、スイッチ
ング素子Ｓ２１とキャパシタＣ２の接続点と、平滑コン
デンサＣ０とスイッチング素子Ｓ０２の接続点の間に、
スイッチング素子Ｓ２３を接続し、スイッチング素子Ｓ
４１とキャパシタＣ４の接続点と、インダクタＬ２とＬ
１の接続点の間にスイッチング素子Ｓ４３を接続し、ま
た、スイッチング素子Ｓ５１とキャパシタＣ５の接続点
と、インダクタＬ２とＬ１の接続点の間にスイッチング
素子Ｓ５３を接続したものである。各キャパシタＣ１，
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の電圧関係はＶｃ１＜Ｖｃ２＜
Ｖｃ３＜Ｖｃ４＜Ｖｃ５とする。

【００２６】本実施例の動作も、入力電流引き込みと交
流電圧出力の動作は基本的に実施例１と同様に行う。実
施例１と大きく違う点を述べる。入力電圧の脈流谷部、
例えば図２の区間，の場合、交流電源Ｖｓからキャ
パシタＣ１に充電した後、図１０（ａ）のように、スイ
ッチング素子Ｓ０１をオフ、スイッチング素子Ｓ０２を
オフ、スイッチング素子Ｓ１３をオンとして、平滑コン
デンサＣ０とキャパシタＣ１を直列接続し、スイッチン
グ素子Ｓ４３をオンして平滑コンデンサＣ０からキャパ
シタＣ４（もしくはスイッチング素子Ｓ５３をオンして
キャパシタＣ５）を充電する。区間，ではキャパシ
タＣ２を平滑コンデンサＣ０と直列接続して同様に充電
を行う。次に入力電圧の脈流山部、例えば図２の区間
，の場合、交流電源ＶｓからキャパシタＣ４に充電
した後、図１０（ｂ）のように、スイッチング素子Ｓ０
１をオフ、スイッチング素子Ｓ０２をオフ、スイッチン
グ素子Ｓ４３をオンとして平滑コンデンサＣ０とキャパ
シタＣ４を直列接続し、スイッチング素子Ｓ１３をオン
してキャパシタＣ４から平滑コンデンサＣ０とキャパシ
タＣ１（もしくはスイッチング素子Ｓ０２をオンしてお
いて平滑コンデンサＣ０）を充電する。区間ではキャ
パシタＣ５を平滑コンデンサＣ０と直列接続して同様に
充電を行う。このように、脈流谷部では平滑コンデンサ
Ｃ０の蓄積エネルギーをキャパシタＣ４，Ｃ５に補充
し、脈流山部ではキャパシタＣ１，Ｃ２にエネルギーを
補充しつつ、平滑コンデンサＣ０にエネルギーを蓄積す
る。また、キャパシタＣ３へのエネルギー補充は脈流谷
部、山部を問わず、スイッチング素子Ｓ０２、Ｓ３１の
オンによって行える。本実施例も同様に、小さな限流要
素を用いてランプを安定に点灯させる電力変換回路に入
力電流歪・高調波の抑制機能を持たせることで、特別な
ＰＦＣ回路が不要となり、安価で信頼性の高い放電灯点
灯装置を提供することができる。

【００２７】（実施例４）本発明の実施例４の回路図を
図１１に示す。本実施例は、実施例１のスイッチング素
子Ｓ０２と平滑コンデンサＣ０の直列回路を電力変換回
路の一部と共用したものであり、具体的には電力変換回
路のキャパシタＣ５をインダクタＬ２と平滑コンデンサ
Ｃ０の直列回路とし、この直列回路に逆並列にダイオー
ドＤ２を接続し、インダクタＬ２と平滑コンデンサＣ０
の接続点にスイッチング素子Ｓ５２の一端を接続したも
のである。本実施例の回路動作は実施例１とほぼ同様で
あり、実施例１のスイッチング素子Ｓ０２の動作をスイ
ッチング素子Ｓ５１と共用したものとなっている。その
ため、キャパシタＣ５へのエネルギー補充動作が不要と
なり、この動作による損失が減少するので、効率的に有
利である。以上のように、本実施例では、電力変換回路
のキャパシタの一つを平滑コンデンサと共用することで
効率的に有利であり、また、小さな限流要素を用いてラ
ンプを安定に点灯させる電力変換回路に入力電流歪・高
調波の抑制機能を持たせることで、特別なＰＦＣ回路が
不要となり、安価で信頼性の高い放電灯点灯装置を提供
することができる。

【００２８】（実施例５）本発明の実施例５の回路図を
図１２に示す。本実施例は、実施例３の平滑コンデンサ
Ｃ０を電力変換回路のキャパシタと共用したものであ
り、具体的には電力変換回路のキャパシタＣ３をインダ
クタＬ２と平滑コンデンサＣ０とスイッチング素子Ｓ０
２の直列回路とし、インダクタＬ２と平滑コンデンサＣ
０の直列回路に逆並列にダイオードＤ２を接続し、イン
ダクタＬ２と平滑コンデンサＣ０の接続点にスイッチン
グ素子Ｓ３２の一端を接続したものである。本実施例の
回路動作は実施例３とほぼ同様であり、平滑コンデンサ
Ｃ０とキャパシタＣ３が共用されているので、キャパシ
タＣ３へのエネルギー補充動作が不要となる。これによ
って、この動作による損失が減少するので、効率的に有
利である。本実施例も実施例４と同様に、電力変換回路
のキャパシタの一つを平滑コンデンサと共用することで
効率的に有利であり、また、小さな限流要素を用いてラ
ンプを安定に点灯させる電力変換回路に入力電流歪・高
調波の抑制機能を持たせることで、特別なＰＦＣ回路が
不要となり、安価で信頼性の高い放電灯点灯装置を提供
することができる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１、２又は４の発明によれば、小
さな限流要素を用いて放電灯を安定に点灯させる電力変
換回路に入力電流歪・高調波の抑制機能を持たせること
で、特別なＰＦＣ回路が不要となり、安価で信頼性の高
い放電灯点灯装置を提供できるという効果がある。請求
項３の発明によれば、上記効果に加え、電力変換回路の
キャパシタの一つを平滑コンデンサと共用することで効
率的に有利となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の回路図である。

【図２】本発明の実施例１の交流電源の半周期における
動作説明図である。

【図３】本発明の実施例１の入力電流引き込み期間を示
す動作説明図である。

【図４】本発明の実施例１の脈流谷部における動作説明
図である。

【図５】本発明の実施例１の脈流山部における動作説明
図である。

【図６】本発明の実施例１の動作説明のための回路図で
ある。

【図７】本発明の実施例２の回路図である。

【図８】本発明の実施例２の動作説明のための回路図で
ある。

【図９】本発明の実施例３の回路図である。

【図１０】本発明の実施例３の動作説明のための回路図
である。

【図１１】本発明の実施例４の回路図である。

【図１２】本発明の実施例５の回路図である。

【図１３】従来例１の回路図である。

【図１４】従来例１の動作説明図である。

【図１５】従来例２の回路図である。

【図１６】従来例２の動作説明のための回路図である。

【図１７】従来例２の動作波形図である。

【図１８】従来例２の電流電圧波形図である。

【符号の説明】

１極性反転手段２フィルタリング手段３放電灯Ｖｓ交流電源ＤＢ全波整流器Ｃ０平滑コンデンサＣｉキャパシタＳｉｊスイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA02 AC02 BA03 BB01 BB04 BC01 CA14 GA01 5H007 AA06 AA08 BB03 CA00 CB05 CC12 DA05 DA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を全波整流する全波整流器
と、全波整流器の出力端に入力電流高調波抑制手段を備
え、前記入力電流高調波抑制手段は第１のエネルギー蓄
積手段を具備し、前記入力電流高調波抑制手段の出力端
に直流電圧を略正弦波のステップ電圧に変換する電力変
換手段を具備し、前記電力変換手段の出力端にステップ
電圧を滑らかにするフィルタリング手段を介して放電灯
負荷を接続し、前記電力変換手段は放電灯が安定点灯す
るようにランプ特性電圧の上下の電圧を放電灯に印加す
る出力制御手段を備えた放電灯点灯装置において、前記電力変換手段は出力部に極性反転手段を備え、前記
第１のエネルギー蓄積手段によって複数のエネルギー蓄
積手段に所定の電圧となるよう充放電する電圧調整手段
を具備し、入力電流高調波を抑制しつつ入力電流を引き
込むように入力電圧に応じて前記複数のエネルギー蓄積
手段を択一的に入力側に接続する第１のスイッチング手
段と、前記複数のエネルギー蓄積手段を択一的に出力側
に接続する第２のスイッチング手段とを具備し、前記電
力変換手段により交流電源から入力電流を引き込む動作
により前記入力高調波抑制手段の機能を兼用させたこと
を特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】前記電圧調整手段は、前記複数のエネ
ルギー蓄積手段の少なくとも２つを直列に接続し、直列
接続されたエネルギー蓄積手段の電圧和が前記第１のエ
ネルギー蓄積手段の保持する電圧に近い値となる組合せ
で、前記第１のエネルギー蓄積手段と充放電を行うこと
を特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】前記複数のエネルギー蓄積手段のうち
１つを前記第１のエネルギー蓄積手段と共用したことを
特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】前記第１のエネルギー蓄積手段は平滑
コンデンサであり、前記複数のエネルギー蓄積手段は前
記第１のエネルギー蓄積手段よりも容量の小さいキャパ
シタであることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯
装置。