JPH0817583A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力電流のリップル成分を、簡単な構成でも
って軽減させる。 【構成】 整流回路２１の出力端子間に、フィルタ回路
２２のインダクタ２８を介してインバータ回路２５を接
続した構成において、インダクタ２８を一次巻線２９
と、これに直列接続された逆極性の二次巻線３０とで構
成する。一次巻線２９に流れる電流と、二次巻線３０に
流れる電流との電磁誘導作用によってリップル成分を相
殺させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ回路を備え
た放電ランプ点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、図３に示すように回路構成された
放電ランプ点灯装置が知られている（特開平３−２７６
５９８号公報）。この場合、交流電源１にフィルタ回路
２を介して整流回路３が接続され、整流回路３にチョッ
パ回路４を介して接続されたインバータ回路５に放電ラ
ンプ６が接続されている。

【０００３】インバータ回路５は、直列接続された２個
のトランジスタ７，８と、両トランジスタ７，８のそれ
ぞれに逆並列接続されたダイオード９，１０と、直列接
続された２個のコンデンサ１１，１２と、トランス１３
とを備え、２個のトランジスタ７，８の直列接続点と、
２個のコンデンサ１１，１２の直列接続点との間に一次
巻線１３ａを接続したトランス１３の二次巻線１３ｂ
に、放電ランプ６が接続されている。また、トランス１
３の帰還巻線１３ｃがトランジスタ７のベース・エミッ
タ間に抵抗１４を介して接続され、帰還巻線１３ｄがト
ランジスタ８のベース・エミッタ間に抵抗１５を介して
接続されている。１６，１７は起動用抵抗を示す。

【０００４】一方、チョッパ回路４は、平滑用コンデン
サ１８、トランジスタ８、インダクタ１９およびダイオ
ード９からなるので、トランジスタ８とダイオード９と
は、インバータ回路５およびチョッパ回路４に兼用され
ることになる。

【０００５】この回路では、交流電源１からフィルタ回
路２を通じて整流回路３に入力された交流電圧が、整流
回路３で全波整流される。チョッパ回路４に脈流電圧が
印加されると、インダクタ１９およびダイオード９を通
じて平滑用コンデンサ１８に充電電流が流れ込む。一方
の起動用抵抗１７に電流が流れてトランジスタ８がオン
に転じると、平滑用コンデンサ１８からコンデンサ１
１、トランス１３の一次巻線１３ａおよびトランジスタ
８を通じて電流が流れ、トランス１３と２個のコンデン
サ１１，１２とからなる共振系が電気振動を開始する。
最初、トランジスタ８をオン、トランジスタ７をオフに
する電圧がトランス１３の帰還巻線１３ｃ，１３ｄに誘
起されるが、前記共振系の電気振動に伴い、両トランジ
スタ７，８はオン・オフを交互に繰り返す。

【０００６】トランジスタ８がオンのとき、インダクタ
１９に流れる電流は当該インダクタンスによって制限さ
れるが、時間とともに増大する。トランジスタ８にはこ
の電流のほかに、平滑用コンデンサ１８から前記共振系
を通じた電流も流れる。次いで、トランジスタ８がター
ンオフすると、インダクタ１９に蓄積されていたエネル
ギがダイオード９を通じて平滑用コンデンサ１８に放電
され、同時に、トランジスタ７がオンに転じる。前記共
振系は電気振動を続けるので、以後は、チョッパ回路４
とインバータ回路５とが上述した動作を繰り返し、放電
ランプ６は点灯を維持する。

【０００７】交流電源１の瞬時値が低いときは、インダ
クタ１９に流れる電流の増加率が低く、トランジスタ８
のターンオフ時のインダクタ１９の蓄積エネルギは小さ
い。このため、平滑用コンデンサ１８の充電電圧は低
く、負荷への入力電流は小さいのであるが、逆に、交流
電源１の瞬時値が高いときは負荷への入力電流が大きく
なるので、入力電流は交流電源１の波形とほぼ相似した
波形となる。このため、電源入力の力率は高く、高調波
成分の発生を少なく抑えることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
放電ランプ点灯装置では、インバータ回路に高周波電流
が流れるので、フィルタ回路でリップル分を十分に抑
え、きれいな入力電流波形にしておくことが重要となる
が、そのためには、フィルタ回路が大型化するという課
題があった。

【０００９】したがって本発明の目的は、小型で簡単な
構成でありながら、高い入力力率が得られ、しかも、電
源入力電流の高調波成分を少なく抑えることのできる放
電ランプ点灯装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上述し
た目的を達成するために、交流電源電圧を整流する整流
回路の出力端子間に、フィルタ回路のインダクタを介し
て平滑用コンデンサが並列接続され、第１スイッチ素子
と第２スイッチ素子との直列接続体が前記コンデンサに
並列接続され、第１スイッチ素子および第２スイッチ素
子のそれぞれにダイオードが逆並列接続され、共振用コ
ンデンサ、放電ランプおよび共振用インダクタからなる
直列接続体が第１スイッチ素子に並列接続され、第２ス
イッチ素子に起動回路が接続され、前記フィルタ回路の
インダクタは一次巻線と、これに直列接続された逆極性
の二次巻線とからなり、前記フィルタ回路のコンデンサ
が前記整流回路の出力端子間に前記一次巻線を介して接
続されてなることを特徴とする放電ランプ点灯装置が提
供される。

【００１１】

【作用】本発明においては、フィルタ回路のインダクタ
が、一次巻線とこれに直列接続された逆極性の二次巻線
とからなるので、相互インダクタンスによる濾波作用が
得られる。すなわち、フィルタ回路の二次巻線に流れる
電流は、一次巻線に流れる電流と逆位相になるので、二
次巻線のターン数がたとえわずかであっても、両巻線の
つくる磁界に相殺作用が得られ、フィルタ回路のコンデ
ンサでは吸収しきれない高周波リップル成分を効率よく
とり除くことができる。なお、一次巻線を流れる電流は
主として直流成分であるので、反作用による二次巻線へ
の悪影響はほとんどない。

【００１２】

【実施例】つぎに、本発明の一実施例を図面を参照しな
がら説明する。

【００１３】図１に示す実施例の放電ランプ点灯装置
は、交流電源２０に接続された整流回路２１と、整流回
路２１の出力端子ａ，ｂ間にフィルタ回路２２およびダ
イオード２３，２４を介して接続されたインバータ回路
２５と、インバータ回路２５を起動させるための起動回
路２６と、給電用インダクタ２７とからなる。

【００１４】フィルタ回路２２のインダクタ２８は一次
巻線２９と、これに直列接続された逆極性の二次巻線３
０とからなり、フィルタ用コンデンサ３１が、整流回路
２１の出力端子ａ，ｂ間に一次巻線２９を介して接続さ
れている。

【００１５】一方、インバータ回路２５は、その入力端
子ｃ，ｂ間に接続された平滑用コンデンサ３２と、入力
端子ｃ，ｂ間に直列接続された第１および第２のトラン
ジスタ３３，３４と、両トランジスタ３３，３４にそれ
ぞれ逆並列接続された２個のダイオード３５，３６と、
ダイオード３５に並列接続されたコンデンサ３７とを備
える。さらに、カレントトランス３８の一次巻線３９
と、共振用インダクタ４０と、蛍光ランプ４１と、蛍光
ランプ４１の両電極間に接続されたコンデンサ４２と、
共振用コンデンサ４３とからなる共振回路が、第１のト
ランジスタ３３に並列接続されて閉ループを構成してい
る。また、カレントトランス３８の二次巻線４４が第１
のトランジスタ３３のベース・エミッタ間に、抵抗４５
を介して接続されており、いま一つの二次巻線４６が第
２のトランジスタ３４のベース・エミッタ間に、抵抗４
７を介して接続されている。

【００１６】起動回路２６は、抵抗４８およびコンデン
サ４９からなる直列接続体と、この直列接続体の直列接
続点にそれぞれの一端を接続したダイオード５０と、ト
リガ素子５１とからなる。前記直列接続体はコンデンサ
３１に並列接続されており、ダイオード５０の他端は第
１および第２のトランジスタ３３，３４の直列接続点に
接続されている。また、トリガ素子５１の他端は第２の
トランジスタ３４のベースに接続されている。

【００１７】このように構成された放電ランプ点灯装置
は、以下のように動作する。すなわち、整流回路２１に
よる全波整流で得られた脈流電圧が、フィルタ回路２２
のインダクタ２８およびダイオード２３，２４を通じて
インバータ回路２５に印加されると、平滑用コンデンサ
３２に充電電流が流れ込む。同時に、抵抗４８を通じて
コンデンサ４９に充電電流が流れ込む。コンデンサ４９
の充電電圧がトリガ素子５１のブレークダウン電圧に達
すると、コンデンサ４９から第２のトランジスタ３４に
ベース電流が供給され、第２のトランジスタ３４がオン
状態に転じる。

【００１８】このため、交流電源２０から整流回路２
１、フィルタ回路２８、ダイオード２３および給電用イ
ンダクタ２７を通じて第２のトランジスタ３４に電流が
流れるとともに、平滑用コンデンサ３２から共振用コン
デンサ４３，４２、共振用インダクタ４０およびカレン
トトランス３８の一次巻線３９を通じて第２のトランジ
スタ３４に共振電流が流れる。このとき、カレントトラ
ンス３８の二次巻線４６に誘起された電圧が、第２のト
ランジスタ３４のベース・エミッタ間に供給されるの
で、第２のトランジスタ３４はオンの状態を維持する。

【００１９】カレントトランス３８のコアが、一次巻線
３９に流れる電流によって磁気飽和すると、二次巻線４
６の誘起電圧が解消して、第２のトランジスタ３４がタ
ーンオフする。そして、その直前まで給電用インダクタ
２７に蓄積されていたエネルギが、ダイオード３５を通
じて平滑用コンデンサ３２に放電される。この昇圧チョ
ッパ動作のために、平滑用コンデンサ３２の充電電圧が
整流回路２１の出力電圧よりも高くなる。同時に、共振
用インダクタ４０および共振用コンデンサ４３，４２に
共振電流が流れる。この共振電流は時間とともに減衰す
るが、次いで、カレントトランス３８の二次巻線４４，
４６に誘起される電圧の極性が反転するので、第１のト
ランジスタ３３がオンに、そして、第２のトランジスタ
３４がオフにそれぞれ転じる。

【００２０】次いで共振電流が増大し、カレントトラン
ス３８が磁気飽和し、第１および第２トランジスタ３
３，３４がそのオン・オフ状態を反転させるという具合
に、以後も共振による電気振動が続き、両トランジスタ
３３，３４はオン・オフを交互に繰り返す。

【００２１】上述したように、第２のトランジスタ３４
のオン時に給電用インダクタ２７に流れる電流は、イン
ダクタ２７のインダクタンスによって制限されつつ、時
間とともに増加する。そして、第２のトランジスタ３４
がターンオフすることによって、インダクタ２７に蓄積
されていたエネルギがダイオード３５を通じて平滑用コ
ンデンサ３２に放電されるのであり、平滑用コンデンサ
３２の充電電圧および共振電圧がともに上昇するので、
蛍光ランプ４１は始動し点灯する。その後も、両トラン
ジスタ３３，３４のオン・オフ動作に伴って平滑用コン
デンサ３２の充電動作と、インバータ回路２５の共振動
作とが繰り返されるので、蛍光ランプ４１は点灯状態を
維持することになる。

【００２２】交流電源２０の瞬時値が低いとき、給電用
インダクタ２７に流れる電流の増加率が低く、オン時間
が常に同一であれば、第２のトランジスタ３４のターン
オフ時におけるインダクタ２７の蓄積エネルギは小さ
く、平滑用コンデンサ３２の充電電圧も低く、負荷への
入力電流は交流電源２０の瞬時値に応じて小さくなる。
逆に、交流電源２０の瞬時値が高いときは、給電用イン
ダクタ２７に流れる電流増加率が高く、オン時間が常に
同一であれば、第２のトランジスタ３４のターンオフ時
のインダクタ２７の蓄積エネルギは大きく、平滑用コン
デンサ３２の充電電圧は高くなる。また、負荷への入力
電流も交流電源２０の瞬時値に応じて大きくなるので、
交流電源２０の波形にほぼ相似した波形の入力電流が得
られ、電源入力の力率が高く、電源入力電流の高調波成
分を少なく抑えることができる。

【００２３】つぎに、フィルタ回路２２の動作について
説明すると、オン状態にある第２のトランジスタ３４に
流れる電流は、整流回路２１からフィルタ用インダクタ
２８および給電用インダクタ２７を通じて供給されるも
のと、フィルタ用コンデンサ３１からインダクタ２７を
通じて供給されるものとがある。その合成電流は、イン
ダクタ２７のインダクタンスによって制御され、図２の
（ａ）に示すように直線的に増加する電流波形となる。

【００２４】第２のトランジスタ３４がターンオフする
と、インダクタ２７に蓄積されていたエネルギが、ダイ
オード３５およびフィルタ用コンデンサ３１を通じて平
滑用コンデンサ３２に放電される。そしてその後は、第
２のトランジスタ３４がターンオンするまで、インダク
タ２７に電流は流れない。このため、インダクタ２７に
流れる電流は、インバータ回路２５の発振周波数に同期
した断続的なパルス波形となる。この電流を平滑化する
のが、フィルタ回路２２のインダクタ２８とコンデンサ
３１とである。

【００２５】インダクタ２８は、一次巻線２９と二次巻
線３０とからなるが、もしも一次巻線２９だけである
と、交流電源２０からの入力電流は、コンデンサ３１の
静電容量と一次巻線２９のインダクタンスとで決まる図
２の（ｂ）に示すような波形、つまり、高周波リップル
成分をもつ正弦波となる。

【００２６】そこで、インダクタ２８に二次巻線３０を
設け、給電用インダクタ２７に流れる電流とは逆極性の
電流を二次巻線３０に流す。インダクタ２８の一次巻線
２９に流れる電流は、図２の（ａ）に示すように直流成
分が大きく、リップル成分が少ない。これに対し、二次
巻線３０に流れる電流は、一次巻線２９に流れる電流の
リップル成分とほぼ同位相の非常に大きいリップル成分
を含んだものとなり、これによって発生する磁界は、リ
ップル成分に大きく依存する。つまり、前記磁界はリッ
プル成分が大きければ大きいほど強くなるので、少ない
ターン数で十分な補正磁界を得ることができる。そし
て、この磁界によって相殺させるべき一次巻線電流のリ
ップル成分は、二次巻線電流のリップル成分に比べて非
常に少ないのであるから、一次巻線のターン数に比べて
非常に少ないターン数の二次巻線を付加するだけで、一
次巻線電流のリップル成分を十分に相殺させることがで
き、図２の（ｃ）に示すようなリップル成分の少ない電
流波形に改善できる。

【００２７】また、一次巻線２９と二次巻線３０との磁
気的結合度が低くても、入力電流のリップル成分を相殺
できるので、一次巻線２９と二次巻線３０とを同一磁芯
上に配置しなくてもよい。二次巻線３０を数ターンの高
周波用汎用空芯コイルとして一次巻線２９の近くに設置
したり、プリント基板上にパターン形成したりすること
ができる。さらに、一次巻線電流のリップル成分によっ
て発生する磁界と二次巻線電流によって発生する磁界と
は、互いに打ち消す方向にあるので、インダクタ２８を
ドラムコアで構成しても、高周波ノイズを増加させた
り、他素子に悪影響を与えたりする危険はほとんどな
い。このため、他の部品に近接して配置することもで
き、回路全体を小型に構成できる。

【００２８】そのうえ、従来の構成に比べてリップル成
分による磁気飽和が解消するので、より高い温度環境下
で使用することが可能となり、とくに、放電ランプとそ
の駆動回路とを一体化した電球口金型放電ランプに適用
することも可能となる。また、インダクタ２８自体を小
型に構成できるのみならず、フィルタ用コンデンサ３１
の静電容量を従来よりも小さくすることができる。

【００２９】電源電圧１２０Ｖ用の点灯装置において、
フィルタ用インダクタ２８に４ｍＨのドラムコア（二次
巻線４ターン）を用い、蛍光ランプ４１に１８Ｗのもの
を用いた事例では、入力電流リップル成分の最大値を従
来の５０ｍＡから３ｍＡに改善することができた。

【００３０】図１に示した回路構成は一実施例にすぎ
ず、例えば、給電用インダクタ２７を削除して、ダイオ
ード２３のカソードを、蛍光ランプ４１と共振用インダ
クタ４０との接続点に接続するなどの変形実施が可能で
ある。この場合、２個のダイオード２３，２４の一方を
削除できるが、要するに、インバータ回路２５に対する
電源側の回路にフィルタ用インダクタ２８が接続されて
おればよい。

【００３１】また、インダクタ２８を整流回路２１の正
端子側に接続する代わりに、負端子側に接続してもよ
く、正端子側および負端子側の双方に接続してもよい。
また、インバータ回路２５は図示した回路形式のものに
限定されず、低力率タイプのものであってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によると、整流回路
とインバータ回路との間に接続されるフィルタ回路のイ
ンダクタに簡単な二次巻線を付加するだけで、入力電流
のリップル成分を軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の電気
回路図

【図２】本発明の一実施例の放電ランプ点灯装置の各部
における電気波形図

【図３】従来の放電ランプ点灯装置の電気回路図

【符号の説明】

２１ 整流回路 ２２ フィルタ回路 ２５ インバータ回路 ３２ 平滑用コンデンサ ３３，３４ トランジスタ ４０ 共振用インダクタ ４２ 共振用コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源電圧を整流する整流回路の出力
   端子間に、フィルタ回路のインダクタを介して平滑用コ
   ンデンサが並列接続され、第１スイッチ素子と第２スイ
   ッチ素子との直列接続体が前記コンデンサに並列接続さ
   れ、第１スイッチ素子および第２スイッチ素子のそれぞ
   れにダイオードが逆並列接続され、共振用コンデンサ、
   放電ランプおよび共振用インダクタからなる直列接続体
   が第１スイッチ素子に並列接続され、第２スイッチ素子
   に起動回路が接続され、前記フィルタ回路のインダクタ
   は一次巻線と、これに直列接続された逆極性の二次巻線
   とからなり、前記フィルタ回路のコンデンサが前記整流
   回路の出力端子間に前記一次巻線を介して接続されてな
   ることを特徴とする放電ランプ点灯装置。