JPH07201482A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インバータ回路３の平滑コンデンサの電圧変
動を小さくして、スイッチング素子７，８として耐圧の
低いスイッチング素子を使用できるようにする。 【構成】 全波整流回路２の出力端子間に、一対のコン
デンサ２５，２６の直列回路が接続され、該コンデンサ
２５，２６の直列回路の両端が、夫々順方向のダイオー
ド２８，２９を介して前記一対のスイッチング素子７，
８の直列回路の両端に接続されると共に、前記コンデン
サ２５，２６の接続点と前記一対のスイッチング素子
７，８の接続点とがチョークコイル３１を介して接続さ
れ、チョークコイル３１に蓄えられたエネルギーをコン
デンサ２５に戻すように、ダイオード５０とチョークコ
イル５２とが設けられ、チョークコイル３１に蓄えられ
たエネルギーをコンデンサ２６に戻すように、ダイオー
ド５１とチョークコイル５３とが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハーフブリッジ形又は
フルブリッジ形の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】ハーフブリッジ形又はフルブリッジ形の
インバータ回路を使用した従来の放電灯点灯装置には、
簡単な回路構成で力率改善を図り得るようにしたものと
して、図１６に示すようなものがある（例えば特開平４
−３１５７９６）。図１６において、１は交流電源、２
はダイオードブリッジにより構成した全波整流回路、３
はハーフブリッジ形のインバータ回路で、全波整流回路
２の出力端子にダイオード４及びチョークコイル５を介
して接続されている。

【０００３】前記インバータ回路３は、一対のスイッチ
ンング素子７，８の直列回路と、平滑機能を有する一対
の直流分割コンデンサ９，１０の直列回路と、巻き線１
１ａ及び帰還巻き線１１ｂ，１１ｃを有するトランス１
１と、抵抗１２，１３と、スイッチング素子７，８に夫
々並列に接続された帰還ダイオード１４，１５と、チョ
ークコイル１６とを備える。１９は放電灯で、インバー
タ回路３の出力端に接続されている。２１は始動コンデ
ンサ、２２はダイオードである。

【０００４】次に動作を説明する。交流電源１を投入す
ると、全波整流回路２からダイオード４及びチョークコ
イル５を介してインバータ回路３に電力が供給される。
スイッチング素子８がオンすると、全波整流回路２の出
力端子の正極側から負極側にダイオード４、スイッチン
グ素子８、チョークコイル５を介してチョッピング電流
が流れる。これによりチョークコイル５に電磁エネルギ
ーが蓄えられる。

【０００５】また、一対の直流分割コンデンサ９，１０
にはダイオード４及び帰還ダイオード１４を介して入力
電源電力が印加され、その電圧がコンデンサ９，１０で
分割されている。そして、スイッチング素子８がオフす
ると、チョークコイル５に蓄えられた電磁エネルギーが
ダイオード２２、直流分割コンデンサ９，１０、チョー
クコイル５の閉回路により直流分割コンデンサ９，１０
に放出される。これにより直流分割コンデンサ９，１０
に印加されている入力電源電圧にチョークコイル５から
の電磁エネルギーが重畳され、直流分割コンデンサ９，
１０の直列回路の両端間電圧が昇圧される。すなわち、
チョークコイル５、ダイオード２２及び直流分割コンデ
ンサ９，１０からなる直列閉ループ回路は昇圧チョッパ
ー回路として機能する。

【０００６】次にスイッチング素子７がオンすると、直
流分割コンデンサ９，１０を電源としてインバータ回路
３が発振動作をする。インバータ回路３が発振動作をす
ると、スイッチング素子８がオンしたときには全波整流
回路２からのチョッピング電流とインバータ動作による
電流の合成電流がそのスイッチング素子８に流れるよう
になる。従って、この従来例の場合、チョッパ回路を別
途使用するようにした放電灯点灯装置に比べて簡単な回
路構成で力率改善を図ることができる。

【０００７】なお、前記一対の直流分割コンデンサ９，
１０に平滑機能を持たせているが、一対のコンデンサ
９，１０を平滑機能のないコンデンサとし、代わりに鎖
線で示すように一対の直流分割コンデンサ９，１０の直
列回路に平滑コンデンサ２３を並列に接続する場合もあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の回路で
は、交流電源１の電圧変動や負荷での消費電力の変動に
よってインバータ回路３の平滑コンデンサ（平滑コンデ
ンサ２３）の電圧が大きく変動した。即ち、スイッチン
グ素子７，８のオンオフにより、交流電源１の電圧の約
２乗に比例した電力が平滑コンデンサに供給される（電
源電圧が１０％高くなると平滑コンデンサの電圧が約２
０％増加する）。また同時に放電灯１９で電力が消費さ
れる。交流電源１よりの供給電力が放電灯１９の消費電
力より大きい場合、平滑コンデンサの電圧は上昇し、そ
の反対の場合は減少しようとする。例えば電源電圧が上
昇すると供給電力は上昇し、かつ平滑コンデンサの電圧
上昇により放電灯１９の消費電力が増加するが、供給電
力の増加が消費の増加より大きく、平滑コンデンサの電
圧が上昇する（消費電力は平滑コンデンサの電圧に略比
例）。

【０００９】従って、インバータ回路３の平滑コンデン
サの電圧が異常に上がり、スイッチング素子７，８とし
て耐圧の高いスイッチング素子が必要になるという問題
があった。本発明は、上記問題点に鑑み、インバータ回
路３の平滑コンデンサの電圧変動を小さくして、スイッ
チング素子７，８として耐圧の低いスイッチング素子を
使用できるようにしたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を解決す
るための本発明の第一の技術的手段は、一対のスイッチ
ング素子７，８の直列回路と平滑コンデンサとを有する
インバータ回路３が、交流電源１に全波整流回路２を介
して接続され、インバータ回路３の出力端子に、放電灯
１９が接続された放電灯点灯装置において、全波整流回
路２の出力端子間に、一対のコンデンサ２５，２６の直
列回路が接続され、該コンデンサ２５，２６の直列回路
の両端が、夫々順方向のダイオード２８，２９を介して
前記一対のスイッチング素子７，８の直列回路の両端に
接続されると共に、前記コンデンサ２５，２６の接続点
と前記一対のスイッチング素子７，８の接続点とがチョ
ークコイル３１を介して接続され、チョークコイル３１
に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２５に戻すよう
に、ダイオード５０とチョークコイル５２とが設けら
れ、チョークコイル３１に蓄えられたエネルギーをコン
デンサ２６に戻すように、ダイオード５１とチョークコ
イル５３とが設けられている点にある。

【００１１】本発明の第二の技術的手段は、一対のスイ
ッチング素子７，８の直列回路と平滑コンデンサとを有
するインバータ回路３が、交流電源１に全波整流回路２
を介して接続され、インバータ回路３の出力端子に、放
電灯１９が接続された放電灯点灯装置において、全波整
流回路２の出力端子間に、一対のコンデンサ２５，２６
の直列回路が接続され、該コンデンサ２５，２６の直列
回路の両端が、夫々チョークコイル３３，３４及び順方
向のダイオード２８，２９を介して前記一対のスイッチ
ング素子７，８の直列回路の両端に接続されると共に、
前記コンデンサ２５，２６の接続点と前記一対のスイッ
チング素子７，８の接続点とが接続され、チョークコイ
ル３３に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２５に戻す
ように、ダイオード５０とチョークコイル５２とが設け
られ、チョークコイル３４に蓄えられたエネルギーをコ
ンデンサ２６に戻すように、ダイオード５１とチョーク
コイル５３とが設けられている点にある。

【００１２】本発明の第三の技術的手段は、一対のスイ
ッチング素子７，８の直列回路と平滑コンデンサとを有
するインバータ回路３が、交流電源１に全波整流回路２
を介して接続され、インバータ回路３の出力端子に、放
電灯１９が接続された放電灯点灯装置において、全波整
流回路２の出力端子間にコンデンサ２６が接続され、該
コンデンサ２６と前記一対のスイッチング素子７，８と
の間に、チョークコイル５が接続され、チョークコイル
５に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２６に戻すよう
に、ダイオード５１とチョークコイル５３とが設けられ
ている点にある。

【００１３】

【作用】全波整流回路２の出力電圧により、チョークコ
イル３１，３３，３４，５に電流を流して、チョークコ
イル３１，３３，３４，５にエネルギーを蓄える。そし
て、チョークコイル３１，３３，３４，５に蓄えられた
エネルギーをダイオード５０，５１及びチョークコイル
５２，５３を介してコンデンサ２５，２６に戻す。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に従って説明す
ると、図１に示すように、全波整流回路２の出力端子間
に、一対のコンデンサ２５，２６の直列回路が接続さ
れ、該コンデンサ２５，２６の直列回路の両端が、夫々
順方向のダイオード２８，２９を介して前記一対のスイ
ッチング素子７，８の直列回路の両端に接続されると共
に、前記コンデンサ２５，２６の接続点と前記一対のス
イッチング素子７，８の接続点とがチョーク３１を介し
て接続されている。

【００１５】前記コンデンサ２５とチョークコイル３１
との直列回路の両端に、ダイオード５０とチョーク５２
との直列回路が接続され、前記コンデンサ２６とチョー
クコイル３１との直列回路の両端に、ダイオード５１と
チョークコイル５３との直列回路が接続されており、チ
ョークコイル３１に蓄えられたエネルギーをダイオード
５０及びチョークコイル５２を介してコンデンサ２５に
戻すと共に、チョークコイル３１に蓄えられたエネルギ
ーをダイオード５１及びチョークコイル５３を介してコ
ンデンサ２６に戻すようになっている。

【００１６】従って、全波整流回路２の出力電圧をコン
デンサ２５，２６により二分割し、この二分割された電
圧により、スイッチング素子８、ダイオード２９を介し
てチョークコイル３１に電流を流して、チョークコイル
３１にエネルギーを蓄え、コンデンサ２３を充電するよ
うになっている。そして、スイッチング素子８がオンす
ると、図２に示すようにコンデンサ２６、チョークコイ
ル３１、スイッチング素子８、ダイオード２９のループ
で電流が流れ、スイッチング素子８がオフしてダイオー
ド１４がオンすると、図３に示すようにコンデンサ２
６、チョークコイル３１、ダイオード１４、コンデンサ
２３、ダイオード２９のループで電流が流れると共に、
コンデンサ２５、チョークコイル３１、ダイオード５
０、チョークコイル５２のループで電流が流れる。ま
た、スイッチング素子７がオンすると、図４に示すよう
にコンデンサ２５、ダイオード２８、スイッチング素子
７、チョークコイル３１のループで電流が流れ、スイッ
チング素子７がオフしてダイオーダ１５がオンすると、
図５に示すようにコンデンサ２５、ダイオード２８、コ
ンデンサ２３、ダイオード１５、チョークコイル３１の
ループで電流が流れると共に、チョークコイル３１、コ
ンデンサ２６、チョークコイル５３、ダイオード５１の
ループで電流が流れる。

【００１７】従って、チョークコイル３１に蓄えられた
エネルギーはコンデンサ２３のみでなくコンデンサ２
５，２６へも供給される。コンデンサ２３の電力が高く
なると、コンデンサ２３に電流が流れにくくなり、コン
デンサ２５，２６への電流の供給が増加する。このた
め、コンデンサ２３の電圧が高くなると、交流電源１か
らの電流供給が低下し、コンデンサ２３の上昇が少なく
なる。実験結果によれば、チョークコイル５２，５３の
インダクタンスをチョークコイル３１のインダクタンス
の約１／２にすると、ダイオード５０，５１及びチョー
クコイル５２，５３を追加することによりコンデンサ２
３の電圧変動を約半分にすることができた。

【００１８】また、チョークコイル３１の電流、スイッ
チング素子８のオン期間、スイッチング素子７のオン期
間、ダイオード１４のオン期間、ダイオード１５のオン
期間、チョークコイル１６の電流、スイッチング素子８
及びダイオード１５の合成電流、スイッチング素子７及
びダイオード１４の合成電流は、図６に示すようにな
る。

【００１９】チョークコイル３１に蓄積されるエネルギ
ーは、チョークコイル３１のインダクタンス及びスイッ
チング素子７，８のスイッチング周波により決まり、交
流電源１の電源電圧が図７（イ）に示す波形であるとす
ると、チョークコイル３１のインダクタンスが適当な大
きさであると、チョークコイル３１の入力電流は図７
（ハ）に示すような波形であるが、チョークコイル３１
のインダクタンスが大きすぎると、昇圧動作が不十分で
チョッピングにより交流電源１の電圧のピーク値までは
充電できず、この場合交流電源１の電圧がピークになる
時期においてダイオード２８，２９を介して直接コンデ
ンサ２３を充電するため、チョークコイル３１の入力電
流は図７（ロ）に示すような波形になる。但し、この場
合においても力率が改善されている。

【００２０】図８は他の実施例を示し、チョークコイル
３１とダイオード２８との間にダイオード５０が接続さ
れると共に、チョークコイル３１とダイオード２９との
間にダイオード５１が接続されている。またコンデンサ
２５とダイオード２８との間にチョーク５２が接続され
ると共に、コンデンサ２６とダイオード２９との間にチ
ョーク５３が接続されている。その他の点は前記実施例
と同様の構成であり、前記実施例と同様にチョークコイ
ル３１に蓄えられたエネルギーをダイオード５０及びチ
ョークコイル５２を介してコンデンサ２５に戻すと共
に、チョークコイル３１に蓄えられたエネルギーをダイ
オード５１及びチョークコイル５３を介してコンデンサ
２６に戻すようになっている。

【００２１】図９は他の実施例を示し、チョークコイル
３１とダイオード２８との間にダイオード５０が接続さ
れると共に、チョークコイル３１とダイオード２９との
間にダイオード５１が接続されている。またコンデンサ
２５とチョークコイル３１との間にチョークコイル５２
が接続されると共に、、コンデンサ２６とチョークコイ
ル３１との間にチョークコイル５３が接続されている。
その他の点は前記実施例と同様の構成であり、前記実施
例と同様にチョークコイル３１に蓄えられたエネルギー
をダイオード５０及びチョークコイル５２を介してコン
デンサ２５に戻すと共に、チョークコイル３１に蓄えら
れたエネルギーをダイオード５１及びチョークコイル５
３を介してコンデンサ２６に戻すようになっている。

【００２２】第１０図は他の実施例を示し、チョークコ
イル３３，３４が同一鉄心上に構成されると共に、コン
デンサ２５とチョークコイル３３との直列回路の両端
に、ダイオード５０とチョークコイル５２との直列回路
が接続され、コンデンサ２６とチョークコイル３４との
直列回路の両端に、ダイオード５１とチョークコイル５
３との直列回路が接続されており、チョークコイル３３
に蓄えられたエネルギーをダイオード５０及びチョーク
コイル５２を介してコンデンサ２５に戻すと共に、チョ
ークコイル３４に蓄えられたエネルギーをダイオード５
１及びチョークコイル５３を介してコンデンサ２６に戻
すようになっている。その他の点は前記実施例と同様の
構成である。

【００２３】第１１図は他の実施例を示し、第１０図に
おけるチョークコイル５２，５３を省略して、該チョー
クコイル５２，５３をチョークコイル３３，３４のリー
ケージインダクタンスにより兼用させるようにしたもの
である。その他の点は図１０の実施例と同様の構成であ
り、チョークコイル３３に蓄えられたエネルギーをダイ
オード５０及びチョークコイル３３のリーケージインダ
クタンスを介してコンデンサ２５に戻すと共に、チョー
クコイル３４に蓄えられたエネルギーをダイオード５１
及びチョークコイル３４のリーケージインダクタンスを
介してコンデンサ２６に戻すようになっている。

【００２４】図１２は他の実施例を示し、全波整流回路
２の出力端子間に、コンデンサ２６が接続され、前記コ
ンデンサ２６と前記一対のスイッチング素子７，８との
間に、チョークコイル５が接続され、チョークコイル５
に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２６に戻すよう
に、チョークコイル５とコンデンサ２６との間に、ダイ
オード５１とチョークコイル５３との直列回路が接続さ
れている。

【００２５】この実施例の場合、スイッチング素子８が
オンすると、図１３に示すようにコンデンサ２６、ダイ
オード４、スイッチング素子８、チョークコイル５のル
ープで電流が流れ、スイッチング素子８がオフしてダイ
オード１４がオンすると、図１４に示すようにコンデン
サ２６、ダイオード４、ダイオード１４、コンデンサ２
３、チョークコイル５のループで電流が流れると共に、
コンデンサ２６、チョークコイル５、ダイオード５１、
チョークコイル５３のループで電流が流れる。

【００２６】第１５図は他の実施例を示し、第１４図に
おけるチョークコイル５３を省略して、チョークコイル
５３をチョークコイル５のリーケージインダクタンスに
より兼用させるようにしたものである。その他の点は図
１２の実施例と同様の構成であり、チョークコイル５に
蓄えられたエネルギーをダイオード５１及びチョークコ
イル５のリーケージインダクタンスを介してコンデンサ
２６に戻すようになっている。

【００２７】なお、前記実施例では、一対のコンデンサ
９，１０を平滑機能のないコンデンサとし、一対の直流
分割コンデンサ９，１０の直列回路に平滑コンデンサ２
３を並列に接続しているが、これに代えて、一対の直流
分割コンデンサ９，１０に平滑機能を持たせて、平滑コ
ンデンサ２３を省略するようにしてもよい。また、前記
実施例では、スイッチング素子７，８としてＮＰＮ形ト
ランジスタを使用しているが、スイッチング素子７，８
はこれに限定されず、金属酸化膜ゲート電界効果トラン
ジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）その他のスイッチング素子を使
用するようにしてもよい。また、ダイオード１４，１５
の代わりにＭＯＳＦＥＴの寄生ダイオードを使用しても
よい。

【００２８】また、前記実施例では、ハーフブリッジ形
のインバータ回路３を使用しているが、これに代え、イ
ンバータ回路３をフルブリッジ形のインバータ回路で構
成してもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、チョークコイル３１，
３３，３４，５に蓄えられたエネルギーをダイオード５
０，５１及びチョークコイル５２，５３を介してコンデ
ンサ２５，２６に戻すことができるため、インバータ回
路３の平滑コンデンサの電圧変動が小さくなって、イン
バータ回路３の平滑コンデンサの電圧が異常に上がるよ
うなことがなくなり、スイッチング素子７，８として耐
圧の低いスイッチング素子を使用できるようになる。

【００３０】また、全波整流回路２の出力端子間に、一
対のコンデンサ２５，２６の直列回路が接続され、該コ
ンデンサ２５，２６の直列回路の両端が、夫々順方向の
ダイオード２８，２９を介して前記一対のスイッチング
素子７，８の直列回路の両端に接続されると共に、前記
コンデンサ２５，２６の接続点と前記一対のスイッチン
グ素子７，８の接続点とがチョークコイル３１を介して
接続され、又は、全波整流回路２の出力端子間に、一対
のコンデンサ２５，２６の直列回路が接続され、該コン
デンサ２５，２６の直列回路の両端が、夫々チョークコ
イル３３，３４及び順方向のダイオード２８，２９を介
して前記一対のスイッチング素子７，８の直列回路の両
端に接続されると共に、前記コンデンサ２５，２６の接
続点と前記一対のスイッチング素子７，８の接続点とが
接続されているので、スイッチング素子８にインバータ
回路３の電流とチョッパ回路の合成電流が流れなくなる
ため、簡単な回路構成で力率改善を図ることができると
同時に、この点からもスイッチング素子７，８が極力小
型で済んで製造コストも安価で済むようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】動作説明用の回路図である。

【図３】動作説明用の回路図である。

【図４】動作説明用の回路図である。

【図５】動作説明用の回路図である。

【図６】動作説明用の波形図である。

【図７】動作説明用の波形図である。

【図８】他の実施例を示す回路図である。

【図９】他の実施例を示す回路図である。

【図１０】他の実施例を示す回路図である。

【図１１】他の実施例を示す回路図である。

【図１２】他の実施例を示す回路図である。

【図１３】動作説明用の回路図である。

【図１４】動作説明用の回路図である。

【図１５】他の実施例を示す回路図である。

【図１６】従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

１ 交流電源 ２ 全波整流回路 ３ インバータ回路 ５ チョークコイル ７ スイッチング回路 ８ スイッチング回路 １９ 放電灯 ２５ コンデンサ ２６ コンデンサ ２８ ダイオード ２９ ダイオード ３１ チョークコイル ３３ チョークコイル ３４ チョークコイル ５０ ダイオード ５１ ダイオード ５２ チョークコイル ５３ チョークコイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対のスイッチング素子７，８の直列回
   路と平滑コンデンサとを有するインバータ回路３が、交
   流電源１に全波整流回路２を介して接続され、インバー
   タ回路３の出力端子に、放電灯１９が接続された放電灯
   点灯装置において、 全波整流回路２の出力端子間に、一対のコンデンサ２
   ５，２６の直列回路が接続され、該コンデンサ２５，２
   ６の直列回路の両端が、夫々順方向のダイオード２８，
   ２９を介して前記一対のスイッチング素子７，８の直列
   回路の両端に接続されると共に、前記コンデンサ２５，
   ２６の接続点と前記一対のスイッチング素子７，８の接
   続点とがチョークコイル３１を介して接続され、チョー
   クコイル３１に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２５
   に戻すように、ダイオード５０とチョークコイル５２と
   が設けられ、チョークコイル３１に蓄えられたエネルギ
   ーをコンデンサ２６に戻すように、ダイオード５１とチ
   ョークコイル５３とが設けられていることを特徴とする
   放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 一対のスイッチング素子７，８の直列回
   路と平滑コンデンサとを有するインバータ回路３が、交
   流電源１に全波整流回路２を介して接続され、インバー
   タ回路３の出力端子に、放電灯１９が接続された放電灯
   点灯装置において、 全波整流回路２の出力端子間に、一対のコンデンサ２
   ５，２６の直列回路が接続され、該コンデンサ２５，２
   ６の直列回路の両端が、夫々チョークコイル３３，３４
   及び順方向のダイオード２８，２９を介して前記一対の
   スイッチング素子７，８の直列回路の両端に接続される
   と共に、前記コンデンサ２５，２６の接続点と前記一対
   のスイッチング素子７，８の接続点とが接続され、チョ
   ークコイル３３に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２
   ５に戻すように、ダイオード５０とチョークコイル５２
   とが設けられ、チョークコイル３４に蓄えられたエネル
   ギーをコンデンサ２６に戻すように、ダイオード５１と
   チョークコイル５３とが設けられていることを特徴とす
   る放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 一対のスイッチング素子７，８の直列回
   路と平滑コンデンサとを有するインバータ回路３が、交
   流電源１に全波整流回路２を介して接続され、インバー
   タ回路３の出力端子に、放電灯１９が接続された放電灯
   点灯装置において、 全波整流回路２の出力端子間にコンデンサ２６が接続さ
   れ、該コンデンサ２６と前記一対のスイッチング素子
   ７，８との間に、チョークコイル５が接続され、チョー
   クコイル５に蓄えられたエネルギーをコンデンサ２６に
   戻すように、ダイオード５１とチョークコイル５３とが
   設けられていることを特徴とする放電灯点灯装置。