JPH0554986A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源に含まれる高調波成分を減少させるととも
に高力率にし、しかもインバータ回路動作の安定化を図
る。 【構成】全波整流ダイオードブリッジ回路１２の出力端
子間にチョークコイル１３を介して第１のコンデンサ１
４を接続するとともに、さらに第１、第２のダイオード
１５，１６を直列に介して平滑コンデンサ１７を接続し
ている。そして平滑コンデンサ１７に１石式電圧共振形
インバータ回路１８を接続し、このインバータ回路の出
力端子に放電灯２２を接続している。また第１、第２の
ダイオード１５，１６の接続点とインバータ回路のトラ
ンジスタ１９のコレクタとの間に第２のコンデンサ２４
を接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波インバータ回路
を使用した放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の放電灯点灯装置としては図８に
示すものが知られている。これは交流電源１に全波整流
ダイオードブリッジ回路２を介して平滑コンデンサ３を
接続し、その平滑コンデンサ３にスイッチングトランジ
スタ４、インバータトランス５及び共振用コンデンサ６
を設けた１石式電圧共振型インバータ回路７を接続して
いる。そしてインバータ回路７の出力端子、すなわちイ
ンバータトランス５の２次巻線に放電灯８の各フィラメ
ント電極の一端を接続し、その各フィラメント電極の他
端間にコンデンサ９を接続している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような放電灯点灯
装置では、ダイオードブリッジ回路２からの出力が平滑
コンデンサ３の充電電圧よりも高い期間に高調波の電流
波形の歪みが生じることになる。そしてこの期間におい
て平滑コンデンサ３は充電されるが、この間において必
要とされるすべての電荷を短時間のうちに平滑コンデン
サ３に充電しなければならず、図９に示すように入力電
圧ａに対して入力電流ｂはスパイク状の波形となる。こ
のため電源に含まれる高調波の量が増大し力率が低下す
る問題があった。

【０００４】そこで本発明は、電源に含まれる高調波成
分を減少させることができるとともに力率を高めること
ができ、しかもインバータ回路の動作の安定化を図るこ
とができる放電灯点灯装置を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
交流電源に整流回路を介して接続された平滑コンデンサ
と、この平滑コンデンサに接続されたスイッチング素子
を有する高周波インバータ回路と、このインバータ回路
の出力端子に接続された放電灯と、整流回路の出力端子
と平滑コンデンサとの間に直列に介挿されたチョークコ
イル及び第１、第２のダイオードとの直列回路と、整流
回路の出力端子間にチョークコイルを介して接続された
第１のコンデンサと、各ダイオードの接続点とスイッチ
ング素子の高周波出力端との間に接続された第２のコン
デンサを設けたものである。

【０００６】請求項２対応の発明は、交流電源に整流回
路を介して接続された平滑コンデンサと、この平滑コン
デンサに接続されたスイッチング素子を有する高周波イ
ンバータ回路と、このインバータ回路の出力端子に接続
された放電灯と、整流回路の出力端子と平滑コンデンサ
との間に直列に介挿されたチョークコイル及び第１、第
２のダイオードとの直列回路と、整流回路の出力端子間
にチョークコイルを介して接続された第１のコンデンサ
と、各ダイオードの接続点とスイッチング素子の高周波
出力端との間に接続された第２のコンデンサと、整流回
路の出力端子間にチョークコイル及び第１のダイオード
を介して接続された第３のコンデンサを設けたものであ
る。

【０００７】請求項３対応の発明は、交流電源に整流回
路を介して接続された平滑コンデンサと、この平滑コン
デンサに接続されたスイッチング素子を有する高周波イ
ンバータ回路と、このインバータ回路の出力端子に接続
された放電灯と、整流回路の出力端子と平滑コンデンサ
との間に直列に介挿されたチョークコイル及び第１、第
２のダイオードとの直列回路と、整流回路の出力端子間
にチョークコイルを介して接続された第１のコンデンサ
と、各ダイオードの接続点とスイッチング素子の高周波
出力端との間に接続された第２のコンデンサと、第１の
コンデンサに整流回路の出力極性とは逆極性にして並列
に接続された第３のダイオードを設けたものである。

【０００８】

【作用】請求項１対応の発明においては、インバータ回
路のスイッチング素子のスイッチング動作により、第２
のコンデンサを介して第１のダイオードと第２のダイオ
ードとの接続点の電位をを高周波的に上昇、下降させ
る。これにより第１のダイオードのアノード電位と第２
のダイオードのカソード電位に高周波的な電位差を生じ
させて各ダイオードをオン、オフさせ、チョッパー的な
動作を行いチョークコイルのエネルギーを平滑コンデン
サに重畳させる。またインバータ回路の減衰振動の半サ
イクルにおいて第２のコンデンサに蓄えられた電磁エネ
ルギーをインバータ回路、平滑コンデンサ、第１のコン
デンサ、第１のダイオードを介して放出し、平滑コンデ
ンサに高周波的に重畳させる。そして次の半サイクルで
第１のコンデンサに蓄えられた電荷は整流回路、チョー
クコイルを介して放出し交流電源から第１のコンデンサ
に電流を流し込む。こうして入力電流は入力電圧正弦波
の包絡線上に沿って連続的に流れる。また第１のコンデ
ンサとチョークコイルによりフィルタ効果が生じ奇数高
調波をカットする。

【０００９】また請求項２対応の発明においては、イン
バータ回路の減衰振動の半サイクルにおいて第２のコン
デンサに蓄えられた電磁エネルギーをインバータ回路、
平滑コンデンサ、第１のコンデンサ、第１のダイオード
を介して放出し、平滑コンデンサに高周波的に重畳させ
る。またインバータ回路、平滑コンデンサ、第３のコン
デンサを介しても放出し、平滑コンデンサに高周波的に
重畳させる。そして次の半サイクルで第１のコンデンサ
に蓄えられた電荷は整流回路、チョークコイルを介して
放出し交流電源から第１のコンデンサに電流を流し込
む。また第３のコンデンサに蓄えられた電荷も整流回
路、チョークコイル、第１のダイオートを介して放出し
交流電源から第２のコンデンサに電流を流し込む。こう
して入力電流は入力電圧正弦波の包絡線上に沿って連続
的に流れる。

【００１０】また請求項３対応の発明においては、イン
バータ回路の減衰振動の半サイクルにおいて第２のコン
デンサに蓄えられた電磁エネルギーをインバータ回路、
平滑コンデンサ、第３のダイオード、第１のダイオード
を介して放出し、平滑コンデンサに高周波的に重畳させ
る。そして第１のコンデンサは無電荷状態となり、次の
半サイクルで交流電源から第１のコンデンサに電流を流
し込む。こうして入力電流は入力電圧正弦波の包絡線上
に沿って連続的に流れる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１２】図１に示すように交流電源１１に全波整流
ダイオードブリッジ回路１２の入力端子を接続してい
る。そしてこのダイオードブリッジ回路１２の出力端子
間にチョークコイル１３を介して第１のコンデンサ１４
を接続するとともに、さらに第１のダイオード１５及び
第２のダイオード１６を直列に介して平滑コンデンサ１
７を接続している。

【００１３】前記平滑コンデンサ１７に１石式電圧共振
型インバータ回路１８を接続している。前記インバータ
回路１８はスイッチング素子としてのＮＰＮ形のスイッ
チングトランジスタ１９とインバータトランス２０の１
次巻線２０ｐを直列に接続し、前記トランジスタ１９に
ダイオード２１をそのトランジスタ１９とは逆極性にし
て並列に接続している。

【００１４】前記インバータトランス２０の２次巻線２
０ｓに放電灯２２の各フィラメント電極２２ａ，２２ｂ
の一端を接続している。そして前記放電灯２２の各フィ
ラメント電極２２ａ，２２ｂの他端間にコンデンサ２３
を接続している。

【００１５】前記第１のダイオード１５と第２のダイオ
ード１６との接続点と、前記トランジスタ１９の高周波
出力端、すなわちコレクタとの間に第２のコンデンサ２
４を接続している。

【００１６】このような構成の実施例においては、交流
電源１１が投入されると、チョークコイル１３を介して
第１のコンデンサ１４が充電され、その第１のコンデン
サ１４により第１、第２のダイオード１５，１６を介し
て平滑コンデンサ１７が充電される。こうして平滑コン
デンサ１７は電源のピーク値と等しい電圧まで充電され
る。

【００１７】この状態でトランジスタ１９がオンする
と、電源、すなわちダイオードブリッジ回路１２からチ
ョークコイル１３、第１のダイオード１５及び第２のコ
ンデンサ２４を介してトランジスタ１９に電流が流れ
る。また第１のコンデンサ１４の充電電荷により第１の
ダイオード１５及び第２のコンデンサ２４を介してトラ
ンジスタ１９に電流が流れる。

【００１８】そして第２のコンデンサ２４の充電が終了
すると、電源からチョークコイル１３及び第１、第２の
ダイオード１５、１６を介してインバータ回路１８に電
力が供給される。またある段階においては平滑コンデン
サ１７からもインバータ回路１８に電力が供給される。

【００１９】次にトランジスタ１９がオフすると、イン
バータトランス２０の電磁エネルギーはインバータトラ
ンス２０の１次巻線２０ｐ→第２のコンデンサ２４→第
２のダイオード１６→インバータトランス２０の１次巻
線２０ｐの閉ループで放出される。このときインバータ
トランス２０の１次巻線２０ｐと第２のコンデンサ２４
は共振状態となり、共振電流が流れる。そしてこの共振
電流の反転電流（減衰振動の極性反転電流）は第２のコ
ンデンサ２４→インバータトランス２０の１次巻線２０
ｐ→平滑コンデンサ１７→第１のコンデンサ１４→第１
のダイオード１５→第２のコンデンサ２４の閉ループで
放出される。これにより平滑コンデンサ１７にエネルギ
ーが重畳される。

【００２０】このようにインバータ回路１８の共振電流
が流れるループが半サイクル毎に異なる。そしてチョー
クコイル１３にトランジスタ１９のオン期間に蓄えられ
た電磁エネルギーは、チョークコイル１３→第１、第２
のダイオード１５，１６→平滑コンデンサ１７→ダイオ
ードブリッジ回路１２→チョークコイル１３のループで
放出され、電源電圧に重畳した電磁エネルギーが平滑コ
ンデンサ１７に充電されて昇圧作用を生じさせる。

【００２１】以上の動作がトランジスタ１９のスイッチ
ング動作により繰り返され、放電灯２２にはインバータ
トランス２０の２次巻線２０ｓから高周波電力が供給さ
れる。こうして放電灯２２は高周波点灯されることにな
る。

【００２２】なお、始動時にはコンデンサ２３とインバ
ータトランス２０の２次巻線２０ｓが共振し放電灯２２
の両端間に高電圧を印加させる。そしてこのときの共振
電流は放電灯２２の各フィラメント電極２２ａ，２２ｂ
を介して流れ予熱を行う。

【００２３】このように平滑コンデンサ１７の昇圧によ
り第１のダイオード１５のカソード、アノード間及び第
２のダイオード１６のカソード、アノード間には電源電
圧に対して電位差が生じ、トランジスタ１９のスイッチ
ング動作により第１のコンデンサ１４及び第２のコンデ
ンサ２４に電源から電流が流れる。従って入力電流は交
流電圧のピーク以外の低いところでも流れるようになり
入力力率は高力率となる。またこのときの入力電流波形
はチョークコイル１３と第１のコンデンサ１４のフィル
タ効果により奇数高調波の少ない正弦波に近似するよう
になる。すなわち図２に示すように入力電圧波形ａに対
して入力電流波形ｂは略同位相となる。

【００２４】また第１、第２のダイオード１５，１６の
直列回路をチョークコイル１３と平滑コンデンサ１７と
の間に介挿することにより、インバータ回路１８を電源
側と分離して動作させることができ、インバータ回路１
８は安定した発振動作を行う。すなわちインバータ回路
動作の安定化を図ることができる。

【００２５】さらにこの回路は放電灯２２の始動時には
平滑コンデンサ１７に流れる電磁エネルギーが大きくな
って平滑コンデンサ１７の昇圧効果を高め、また放電灯
２２の点灯時にはランプ電圧の低下に応じて平滑コンデ
ンサ１７に流れる電磁エネルギーが減少して平滑コンデ
ンサ１７の昇圧効果を低めるので、始動時の電圧と点灯
時の電圧が変化する放電灯に極めて適した回路となる。
次に本発明の他の実施例を図面を参照して説明する。な
お、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して詳
細な説明は省略する。

【００２６】図３に示すものはインバータ回路としてイ
ンバータトランスに代えて２個のチョークコイル２５，
２６を設け、チョークコイル２５にインバータトランス
の１次巻線と同じ役割を持たせ、チョークコイル２６に
点灯回路の限流素子としての役割を持たせたものであ
る。すなわち平滑コンデンサ１７に対してトランジスタ
１９を介して前記チョークコイル２５を接続するととも
に、そのチョークコイル２５に前記チョークコイル２６
を介して放電灯２２の各フィラメント電極２２ａ，２２
ｂの一端を接続している。

【００２７】このような構成においてもトランジスタ１
９のスイッチング動作により電源側から第１のコンデン
サ１４、第２のコンデンサ２４に電流が流れることにな
り、前記実施例と同様の効果が得られるものである。

【００２８】図４に示すものは、第１、第２のダイオー
ド１５，１６の接続点と、トランジスタ１９のコレクタ
との間に第２のコンデンサ２４を接続するとともに、ダ
イオードブリッジ回路１２の出力端子間にチョークコイ
ル１３及び第１のダイオード１５を介して第３のコンデ
ンサ２７を接続したものである。

【００２９】このような構成の実施例においては、交流
電源１１が投入されると、チョークコイル１３を介して
第１のコンデンサ１４が充電され、その第１のコンデン
サ１４により第１のダイオード１５を介して第３のコン
デンサ２７が充電されるとともに、さらに第２のダイオ
ード１６を介して平滑コンデンサ１７が充電される。こ
うして平滑コンデンサ１７は電源のピーク値と等しい電
圧まで充電される。

【００３０】この状態でトランジスタ１９がオンする
と、電源からからチョークコイル１３、第１のダイオー
ド１５及び第２のコンデンサ２４を介してトランジスタ
１９に電流が流れる。また第１のコンデンサ１４の充電
電荷により第１のダイオード１５及び第２のコンデンサ
２４を介してトランジスタ１９に電流が流れる。さらに
第３のコンデンサ２７の充電電荷も第２のコンデンサ２
４を介してトランジスタ１９に電流が流れる。

【００３１】そして第２のコンデンサ２４の充電が終了
すると、電源からチョークコイル１３及び第１、第２の
ダイオード１５、１６を介してインバータ回路１８に電
力が供給される。またある段階においては平滑コンデン
サ１７からもインバータ回路１８に電力が供給される。

【００３２】次にトランジスタ１９がオフすると、イン
バータトランス２０の電磁エネルギーはインバータトラ
ンス２０の１次巻線２０ｐ→第２のコンデンサ２４→第
２のダイオード１６→インバータトランス２０の１次巻
線２０ｐの閉ループで放出される。このときインバータ
トランス２０の１次巻線２０ｐと第２のコンデンサ２４
は共振状態となり、共振電流が流れる。

【００３３】そしてこの共振電流の反転電流（減衰振動
の極性反転電流）は第２のコンデンサ２４→インバータ
トランス２０の１次巻線２０ｐ→平滑コンデンサ１７→
第１のコンデンサ１４→第１のダイオード１５→第２の
コンデンサ２４の閉ループで放出されるとともに、第２
のコンデンサ２４→インバータトランス２０の１次巻線
２０ｐ→平滑コンデンサ１７→第３のコンデンサ２７→
第２のコンデンサ２４の閉ループでも放出される。これ
により平滑コンデンサ１７にエネルギーが重畳される。

【００３４】第１のコンデンサ１４はトランジスタ１９
のオフ期間に、第１のコンデンサ１４→第１、第２のダ
イオード１５，１６→平滑コンデンサ１７→第１のコン
デンサ１４のループで充電電荷を放出し、また第３のコ
ンデンサ２７はトランジスタ１９のオフ期間に、第３の
コンデンサ２７→第２のダイオード１６→平滑コンデン
サ１７→第３のコンデンサ２７のループで充電電荷を放
出し、平滑コンデンサ１７に電荷が重畳される。次に第
１、第３のコンデンサ１４，２７はトランジスタ１９の
オン期間に、電源からの電源電圧に対応した電流により
充電される。こうして第１、第３のコンデンサ１４，２
７はトランジスタ１９のスイッチング動作により充放電
を繰り返し、その都度電源から充電電流を流す。またト
ランジスタ１９のオン期間には第２のコンデンサ２４に
も電源電圧に対応した充電電流が流れる。これらの動作
により入力電流は交流電圧のピーク以外の低いところで
も流れるようになり入力力率は高力率となる。従って本
実施例においても前記実施例と同様の効果が得られる。

【００３５】図５に示すものは、図４において第１、第
２のダイオード１５，１６の接続点と、第２、第３のコ
ンデンサ２４，２７の接続点との間に第４のコンデンサ
２８を接続したものである。

【００３６】このものにおいてはインバータ回路１８の
共振周波数はインバータトランス２０の１次巻線２０ｐ
と第２、第４のコンデンサ２４，２８の合成容量で決定
され、またチョッパ回路が機能するときの第２、第４の
コンデンサ２４，２８への充電電流も第２、第４のコン
デンサ２４，２８の合成容量で決定される。このような
構成であっても基本的動作は図４と同様となり、従って
前記実施例と同様の効果が得られるものである。

【００３７】図６に示すものは、図１において第１のコ
ンデンサ１４に第３のダイオード２９を全波整流ダイオ
ードブリッジ回路１２の出力極性とは逆極性にして、す
なわちカソードをチョークコイル１３と第１のダイオー
ド１５との接続点側にして並列に接続したものである。

【００３８】このものにおいてはトランジスタ１９がオ
フしたときにインバータ回路１８に流れる共振電流の反
転電流が、第２のコンデンサ２４→インバータトランス
２０の１次巻線２０ｐ→平滑コンデンサ１７→第３のダ
イオード２９→第１のダイオード１５→第２のコンデン
サ２４のループで流れ、平滑コンデンサ１７にエネルギ
ーが重畳される。すなわち第１のコンデンサ１４には第
２のコンデンサ２４からの放電電荷は充電されず、同時
にその第１のコンデンサ１４の両端電圧が反転するた
め、充電電荷を第１のコンデンサ１４→第１、第２のダ
イオード１５，１６→平滑コンデンサ１７→第１のコン
デンサ１４のループで放出する。これにより第１のコン
デンサ１４は無電荷状態となり、同時に平滑コンデンサ
１７への重畳電荷が増大する。従って本実施例において
も前記実施例と同様の効果が得られるものである。

【００３９】図７に示すものは、図４において第１のコ
ンデンサ１４に第３のダイオード２９を全波整流ダイオ
ードブリッジ回路１２の出力極性とは逆極性にして、す
なわちカソードをチョークコイル１３と第１のダイオー
ド１５との接続点側にして並列に接続し、かつ第３のコ
ンデンサ２７に第４のダイオード３０を前記ダイオード
ブリッジ回路１２の出力極性とは逆極性にして、すなわ
ちカソードを第１、第２のダイオード１５，１６の接続
点側にして並列に接続したものである。

【００４０】このものにおいてはトランジスタ１９がオ
フしたときにインバータ回路１８に流れる共振電流の反
転電流が、第２のコンデンサ２４→インバータトランス
２０の１次巻線２０ｐ→平滑コンデンサ１７→第３のダ
イオード２９→第１のダイオード１５→第２のコンデン
サ２４のループで流れるとともに第２のコンデンサ２４
→インバータトランス２０の１次巻線２０ｐ→平滑コン
デンサ１７→第４のダイオード３０→第２のコンデンサ
２４のループで流れ、平滑コンデンサ１７にエネルギー
が重畳される。すなわち第１、第３のコンデンサ１４，
２７には第２のコンデンサ２４からの放電電荷は充電さ
れず平滑コンデンサ１７への重畳電荷が増大する。同時
にその第１、第３のコンデンサ１４，２７の両端電圧が
反転するため、充電電荷を第１のコンデンサ１４→第
１、第２のダイオード１５，１６→平滑コンデンサ１７
→第１のコンデンサ１４のループで放出するとともに第
３のコンデンサ２７→第２のダイオード１６→平滑コン
デンサ１７→第３のコンデンサ２７のループで放出し平
滑コンデンサ１７に重畳する。また第１、第３のコンデ
ンサ１４，２７は無電荷状態となり、電源から流れ込む
電流が図６に比べてより増大する。このように本実施例
においても前記実施例と同様の効果が得られるものであ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、電
源に含まれる高調波成分を減少させることができるとと
もに力率を高めることができ、しかもインバータ回路の
動作の安定化を図ることができる放電灯点灯装置を提供
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図。

【図２】同実施例における入力電圧波形及び入力電流波
形を示す図。

【図３】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図４】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図５】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図６】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図７】本発明の他の実施例を示す回路図。

【図８】従来例を示す回路図。

【図９】同従来例における入力電圧波形及び入力電流波
形を示す図。

【符号の説明】

１１…交流電源、１２…全波整流ダイオードブリッジ回
路、１３…チョークコイル、１４…第１のコンデンサ、
１５…第１のダイオード、１６…第２のダイオード、１
７…平滑コンデンサ、１８…インバータ回路、１９…ス
イッチングトランジスタ、２２…放電灯、２４…第２の
コンデンサ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源に整流回路を介して接続された
   平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに接続されたス
   イッチング素子を有する高周波インバータ回路と、この
   インバータ回路の出力端子に接続された放電灯と、前記
   整流回路の出力端子と前記平滑コンデンサとの間に直列
   に介挿されたチョークコイル及び第１、第２のダイオー
   ドとの直列回路と、前記整流回路の出力端子間に前記チ
   ョークコイルを介して接続された第１のコンデンサと、
   前記各ダイオードの接続点と前記スイッチング素子の高
   周波出力端との間に接続された第２のコンデンサを設け
   たことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 交流電源に整流回路を介して接続された
   平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに接続されたス
   イッチング素子を有する高周波インバータ回路と、この
   インバータ回路の出力端子に接続された放電灯と、前記
   整流回路の出力端子と前記平滑コンデンサとの間に直列
   に介挿されたチョークコイル及び第１、第２のダイオー
   ドとの直列回路と、前記整流回路の出力端子間に前記チ
   ョークコイルを介して接続された第１のコンデンサと、
   前記各ダイオードの接続点と前記スイッチング素子の高
   周波出力端との間に接続された第２のコンデンサと、前
   記整流回路の出力端子間に前記チョークコイル及び第１
   のダイオードを介して接続された第３のコンデンサを設
   けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 交流電源に整流回路を介して接続された
   平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに接続されたス
   イッチング素子を有する高周波インバータ回路と、この
   インバータ回路の出力端子に接続された放電灯と、前記
   整流回路の出力端子と前記平滑コンデンサとの間に直列
   に介挿されたチョークコイル及び第１、第２のダイオー
   ドとの直列回路と、前記整流回路の出力端子間に前記チ
   ョークコイルを介して接続された第１のコンデンサと、
   前記各ダイオードの接続点と前記スイッチング素子の高
   周波出力端との間に接続された第２のコンデンサと、前
   記第１のコンデンサに前記整流回路の出力極性とは逆極
   性にして並列に接続された第３のダイオードを設けたこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。