JPH10162977A - 放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 進相スイッチングを防止してスイッチング装
置などのストレスを低減した放電灯点灯装置を提供す
る。 【解決手段】 蛍光ランプFLが点灯状態となる前の予熱
または始動状態では、極大点ｆ3 以上で並列共振周波数
ｆ2 以下の周波数の範囲で、一対のスイッチング装置Q
1，Q2を制御する。蛍光ランプFLが点灯していない状態
では、極大点ｆ3 以上で並列共振周波数ｆ2 以下の周波
数の範囲の一定の周波数で第２のスイッチング装置Q2の
オンデューティを小さくすることにより、比較的低い電
圧で、蛍光ランプFLを予熱する。蛍光ランプFLの予熱が
終了すると、周波数は変化させず第２のスイッチング装
置Q2のオンデューティを長くして出力をやや高くし、蛍
光ランプFLを始動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、進相スイッチング
を防止した放電灯点灯装置および照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の照明装置としては、たと
えば特開平８−９８５５５号公報に記載の構成が知られ
ている。

【０００３】この特開平８−９８５５５号公報には、商
用交流電源に非平滑整流する整流装置を接続し、この整
流装置の出力端間に商用交流電源の出力周波数より高い
周波数で交互にオン、オフする直列に接続された一対の
スイッチング装置を接続するとともに、相対的に大容量
の第１のコンデンサと共振用の第２のコンデンサを接続
し、これら一対のスイッチング装置の間および第１のコ
ンデンサ間にインダクタを接続し、インダクタの出力側
に放電ランプを接続し、スイッチング制御手段で一対の
スイッチング装置をほぼ一定の周波数でオン、オフし、
入力力率を向上して入力歪みを低下させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平８−９８５５５号公報に記載の構成の場合、放電ラ
ンプが通常に点灯している状態に対応した周波数で一対
のスイッチング装置を制御しているため、放電ランプが
軽負荷となるたとえば予熱時、始動時、寿命末期時、あ
るいは、放電ランプを取り外した状態では、進相スイッ
チングとなり、一対のスイッチング装置などに大きなス
トレスを与えるおそれがある問題を有している。

【０００５】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、進相スイッチングを防止してスイッチング装置など
のストレスを低減した放電灯点灯装置および照明装置を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の放電灯点
灯装置は、交流電源の出力電圧を整流して非平滑直流電
圧を出力する整流装置と；整流装置の出力端間に互いに
直列的に設けられ、整流装置の出力周波数より高い周波
数で交互にオン、オフする一対のスイッチング装置と；
一方のスイッチング装置の両端子間に設けられ、整流装
置の出力周波数に対して平滑作用する第１のコンデンサ
およびインダクタの直列回路と；一対のスイッチング装
置のオン、オフに応じてインダクタと共働して共振する
第２のコンデンサと；インダクタおよび第２のコンデン
サの共振に基づいて放電ランプを点灯させる出力回路
と；放電ランプが点灯状態となる前は出力回路およびこ
の出力回路に接続される負荷回路の直列共振周波数およ
び並列共振周波数のいずれよりも低い周波数で一対のス
イッチング装置を制御するスイッチング制御手段とを具
備したものである。そして、第１のコンデンサにより整
流装置の非平滑直流電圧を平滑化し、第２のコンデンサ
およびインダクタは、一対のスイッチング装置のオン、
オフに応じて共振電圧を発生し、この共振電圧は非平滑
直流電圧の谷部を持ち上げ、高周波出力電圧の包落線を
平滑化する。共振電圧により、第１のコンデンサおよび
第２のコンデンサの両端電圧、または、第１のコンデン
サの両端電圧を、一対のスイッチング装置のスイッチン
グの一周期中に整流装置の非平滑直流電圧より低くす
る。したがって、一対のスイッチング装置のスイッチン
グの一周期中に、第１のコンデンサに交流電源から充電
電流が流れ、この充電電流により、整流された非平滑直
流電圧の波高値が低い期間にも入力電流を確保して入力
力率を高めるとともに、入力電流を低歪化して入力電流
の高調波を減少させる。また、スイッチング制御手段
で、一対のスイッチング装置をほぼ一定の周波数でオ
ン、オフするとともに、この一対のスイッチング装置の
オン期間の割合を可変可能で、オン期間を変化すると、
共振電圧の振幅が変化し、一方のスイッチング装置のオ
ン期間を相対的に大きくすると、共振動作以前にインダ
クタに流れている電流値が大きくなり、共振電圧の振幅
が大きくなり、出力電圧を可変する。さらに、スイッチ
ング制御手段は、放電ランプが点灯状態となる前は、出
力回路およびこの出力回路に接続される負荷回路の直列
共振周波数および並列共振周波数のいずれよりも低い周
波数で一対のスイッチング装置を制御するので、負荷が
容量性となることなく進相スイッチングにならないた
め、一対のスイッチング装置などに大きなストレスを与
えない。

【０００７】請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項
１記載の放電灯点灯装置において、スイッチング制御手
段は、放電ランプが点灯状態となる前は周波数一定でオ
ンデューティを変化させて制御するもので、進相スイッ
チングとなることなく、たとえば予熱時、始動時などの
放電ランプが点灯状態となる前のそれぞれの状態に出力
を制御する。

【０００８】請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項
１または２記載の放電灯点灯装置において、スイッチン
グ制御手段は、放電ランプが点灯状態となった後は、並
列共振周波数付近の周波数に周波数を可変して制御する
もので、放電ランプが点灯して負荷が変わった後も、進
相スイッチングとなることなく制御する。

【０００９】請求項４記載の放電灯点灯装置は、交流電
源の出力電圧を整流して非平滑直流電圧を出力する整流
装置と；整流装置の出力端間に互いに直列的に設けら
れ、整流装置からの順極性ではオン、オフ動作し、逆極
性ではオン状態で、整流装置の出力周波数より高い周波
数で交互にオン、オフする一対のスイッチング装置と；
一方のスイッチング装置の両端子間に設けられ、整流装
置の出力周波数に対して平滑作用する第１のコンデンサ
およびインダクタの直列回路と；一対のスイッチング装
置のオン、オフに応じてインダクタと共働して共振する
第２のコンデンサと；インダクタおよび第２のコンデン
サの共振に基づいて放電ランプを点灯させる出力回路
と；第１のコンデンサを充電する側に位置する一方のス
イッチング装置に流れる電流が逆極性の状態でオンし、
この電流が順極性に転じ、再び逆極性に転じ、順極性に
転じた後にオフするスイッチング制御手段とを具備した
ものである。そして、第１のコンデンサにより整流装置
の非平滑直流電圧を平滑化し、第２のコンデンサおよび
インダクタは、一対のスイッチング装置のオン、オフに
応じて共振電圧を発生し、この共振電圧は非平滑直流電
圧の谷部を持ち上げ、高周波出力電圧の包落線を平滑化
する。共振電圧により、第１のコンデンサおよび第２の
コンデンサの両端電圧、または、第１のコンデンサの両
端電圧を、一対のスイッチング装置のスイッチングの一
周期中に整流装置の非平滑直流電圧より低くする。した
がって、一対のスイッチング装置のスイッチングの一周
期中に、第１のコンデンサに交流電源から充電電流が流
れ、この充電電流により、整流された非平滑直流電圧の
波高値が低い期間にも入力電流を確保して入力力率を高
めるとともに、入力電流を低歪化して入力電流の高調波
を減少させる。また、スイッチング制御手段で、一対の
スイッチング装置をほぼ一定の周波数でオン、オフする
とともに、この一対のスイッチング装置のオン期間の割
合を可変可能で、オン期間を変化すると、共振電圧の振
幅が変化し、一方のスイッチング装置のオン期間を相対
的に大きくすると、共振動作以前にインダクタに流れて
いる電流値が大きくなり、共振電圧の振幅が大きくな
り、出力電圧を可変する。さらに、スイッチング制御手
段は、第１のコンデンサを充電する側に位置する一方の
スイッチング装置に流れる電流が逆極性の状態でオン
し、この電流が順極性に転じ、再び逆極性に転じ、順極
性に転じた後にオフするので、進相スイッチングになら
ないため、一対のスイッチング装置などに大きなストレ
スを与えない。

【００１０】請求項５記載の放電灯点灯装置は、交流電
源の出力電圧を整流して非平滑直流電圧を出力する整流
装置と；整流装置の出力端間に互いに直列的に設けら
れ、整流装置からの順極性ではオン、オフ動作し、逆極
性ではオン状態で、整流装置の出力周波数より高い周波
数で交互にオン、オフする一対のスイッチング装置と；
一方のスイッチング装置の両端子間に設けられ、整流装
置の出力周波数に対して平滑作用する第１のコンデンサ
およびインダクタの直列回路と；一対のスイッチング装
置のオン、オフに応じてインダクタと共働して共振する
第２のコンデンサと；インダクタおよび第２のコンデン
サの共振に基づいて放電ランプを点灯させる出力回路
と；第１のコンデンサを充電する側に位置する一方のス
イッチング装置に流れる電流が逆極性の状態でオンし、
ｎを自然数としたとき、この電流が（ｎ＋１）回目に順
極性に転じた後にオフするスイッチング制御手段とを具
備したものである。そして、第１のコンデンサにより整
流装置の非平滑直流電圧を平滑化し、第２のコンデンサ
およびインダクタは、一対のスイッチング装置のオン、
オフに応じて共振電圧を発生し、この共振電圧は非平滑
直流電圧の谷部を持ち上げ、高周波出力電圧の包落線を
平滑化する。共振電圧により、第１のコンデンサおよび
第２のコンデンサの両端電圧、または、第１のコンデン
サの両端電圧を、一対のスイッチング装置のスイッチン
グの一周期中に整流装置の非平滑直流電圧より低くす
る。したがって、一対のスイッチング装置のスイッチン
グの一周期中に、第１のコンデンサに交流電源から充電
電流が流れ、この充電電流により、整流された非平滑直
流電圧の波高値が低い期間にも入力電流を確保して入力
力率を高めるとともに、入力電流を低歪化して入力電流
の高調波を減少させる。また、スイッチング制御手段
で、一対のスイッチング装置をほぼ一定の周波数でオ
ン、オフするとともに、この一対のスイッチング装置の
オン期間の割合を可変可能で、オン期間を変化すると、
共振電圧の振幅が変化し、一方のスイッチング装置のオ
ン期間を相対的に大きくすると、共振動作以前にインダ
クタに流れている電流値が大きくなり、共振電圧の振幅
が大きくなり、出力電圧を可変する。さらに、スイッチ
ング制御手段は、第１のコンデンサを充電する側に位置
する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆極性の状
態でオンし、ｎを自然数としたとき、この電流が（ｎ＋
１）回目に順極性に転じた後にオフするので、進相スイ
ッチングにならないため、一対のスイッチング装置など
に大きなストレスを与えない。

【００１１】請求項６記載の放電灯点灯装置は、交流電
源の出力電圧を整流して非平滑直流電圧を出力する整流
装置と；整流装置の出力端間に互いに直列的に設けら
れ、整流装置の出力周波数より高い周波数で交互にオ
ン、オフする一対のスイッチング装置と；一方のスイッ
チング装置と並列的に設けられた相対的に大容量の第１
のコンデンサと；一対のスイッチング装置の間および第
１のコンデンサ間に介挿されたインダクタと；他方のス
イッチング装置のオン期間に他方のスイッチング装置お
よびインダクタと共振回路を形成する第１のコンデンサ
より容量が小さい第２のコンデンサと；インダクタおよ
び第２のコンデンサの共振に基づいて放電ランプを点灯
させる出力回路と；第１のコンデンサを充電する側に位
置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆極性の
状態でオンし、ｎを自然数としたとき、この電流が（ｎ
＋１）回目に順極性に転じた後にオフするスイッチング
制御手段とを具備したものである。そして、第１のコン
デンサにより整流装置の非平滑直流電圧を平滑化し、第
２のコンデンサおよびインダクタは、一対のスイッチン
グ装置のオン、オフに応じて共振電圧を発生し、この共
振電圧は非平滑直流電圧の谷部を持ち上げ、高周波出力
電圧の包落線を平滑化する。共振電圧により、第１のコ
ンデンサおよび第２のコンデンサの両端電圧、または、
第１のコンデンサの両端電圧を、一対のスイッチング装
置のスイッチングの一周期中に整流装置の非平滑直流電
圧より低くする。したがって、一対のスイッチング装置
のスイッチングの一周期中に、第１のコンデンサに交流
電源から充電電流が流れ、この充電電流により、整流さ
れた非平滑直流電圧の波高値が低い期間にも入力電流を
確保して入力力率を高めるとともに、入力電流を低歪化
して入力電流の高調波を減少させる。また、スイッチン
グ制御手段で、一対のスイッチング装置をほぼ一定の周
波数でオン、オフするとともに、この一対のスイッチン
グ装置のオン期間の割合を可変可能で、オン期間を変化
すると、共振電圧の振幅が変化し、一方のスイッチング
装置のオン期間を相対的に大きくすると、共振動作以前
にインダクタに流れている電流値が大きくなり、共振電
圧の振幅が大きくなり、出力電圧を可変する。さらに、
スイッチング制御手段は、第１のコンデンサを充電する
側に位置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆
極性の状態でオンし、ｎを自然数としたとき、この電流
が（ｎ＋１）回目に順極性に転じた後にオフするので、
進相スイッチングにならないため、一対のスイッチング
装置などに大きなストレスを与えない。

【００１２】請求項７記載の放電灯点灯装置は、請求項
４ないし６いずれか記載の放電灯点灯装置において、ス
イッチング制御手段の動作は、放電ランプが点灯状態と
なる以前の動作であるもので、放電ランプが点灯状態と
なる以前の軽負荷の状態でも、進相スイッチングになら
ないため、一対のスイッチング装置などに大きなストレ
スを与えない。

【００１３】請求項８記載の放電灯点灯装置は、請求項
４ないし７いずれか記載の放電灯点灯装置において、ス
イッチング制御手段の動作は、放電ランプの寿命末期時
および放電ランプの取り外し時の少なくともいずれか一
方の状態の動作であるもので、放電ランプの寿命末期時
および放電ランプの取り外し時でも、進相スイッチング
にならないため、一対のスイッチング装置などに大きな
ストレスを与えない。

【００１４】請求項９記載の照明装置は、請求項１ない
し８いずれか記載の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯
装置を備え放電ランプが装着される器具本体とを具備し
たもので、それぞれの作用を奏する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。

【００１６】図１は放電灯点灯装置を示す回路図で、図
２は照明装置の外観を示す斜視図で、図３は発振周波数
と出力電圧の関係を示すグラフで、図４は発振周波数お
よび出力電圧の関係を測定した回路図で、図５は一対の
スイッチング装置を駆動する駆動電圧の波形図である。

【００１７】図２に示すように、１は器具本体で、この
器具本体１はいわゆる逆富士型で表面に反射板２が形成
され、図示しない天井面などに取り付けられている。ま
た、この器具本体１の反射板２の両端には、それぞれ長
手方向に２対のランプソケット３が配設され、これらラ
ンプソケット３には放電ランプとしての蛍光ランプFLが
それぞれ装着され、内部に図１に示す放電灯点灯装置11
が収納されている。

【００１８】そして、放電灯点灯装置11は、図１に示す
ように、商用交流電源ｅに、チョークコイルL1およびコ
ンデンサC1を有するフィルタ回路12が接続され、このフ
ィルタ回路12には高速ダイオードにて構成されたダイオ
ードブリッジの全波整流装置13の入力端子が接続されて
いる。

【００１９】また、この全波整流装置13の出力端子間に
は、一方のスイッチング装置である第１のスイッチング
装置Q1および他方のスイッチング装置である第２のスイ
ッチング装置Q2が直列に接続され、これら第１のスイッ
チング装置Q1および第２のスイッチング装置Q2は、それ
ぞれ寄生ダイオードを逆電流通流用として用いた電界効
果トランジスタを有している。

【００２０】さらに、全波整流装置13の出力端子間に
は、第１のスイッチング装置Q1および第２のスイッチン
グ装置Q2にそれぞれ対応して、比較的大容量である充電
用の第１のコンデンサC2およびこの第１のコンデンサC2
より極端に小容量で共振用の第２のコンデンサC3が直列
に接続されている。

【００２１】そして、第１のスイッチング装置Q1および
第２のスイッチング装置Q2の接続点と、第１のコンデン
サC2および第２のコンデンサC3の接続点との間には、第
２のコンデンサC3と共働して発振するインダクタとして
のリーケージ型の絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1aが接
続され、この絶縁トランスTr1 の出力回路としての二次
巻線Tr1bには、蛍光ランプFLのフィラメントFLa および
フィラメントFLb の一端が接続され、フィラメントFLa
およびフィラメントFLb の他端間には、始動用のコンデ
ンサC4が接続されている。なお、絶縁トランスTr1 は、
蛍光ランプFLの限流インピーダンスの作用も有してい
る。

【００２２】また、第１のスイッチング装置Q1および第
２のスイッチング装置Q2は、それぞれスイッチング制御
手段14にて制御される。そして、第１のスイッチング装
置Q1および第２のスイッチング装置Q2を制御する際に
は、一方がオンからオフし、他方がオフからオンする際
に実質的に両者がオフする期間を設けても設けなくても
よい。また、このスイッチング制御手段14は、周波数お
よびオンデューティを変化させる発振器15および駆動用
の駆動回路16を有しており、周波数を制御することによ
り周波数制御するとともに、オンデューティを変化させ
ることによりＰＷＭ制御する。

【００２３】また、図示しない始動検出回路により蛍光
ランプFLの予熱、始動および点灯状態を検出し、始動検
出回路としては、蛍光ランプFLの光を直接検出、電流を
検出あるいは電圧を検出するもの、または、タイマ回路
など任意のものを用いることができる。

【００２４】さらに、スイッチング電流は、第１のスイ
ッチング装置Q1の電流を検出する場合には、この第１の
スイッチング装置Q1に対して直列に抵抗を接続し、この
抵抗により電流を電圧に変換して電流値を検出し、第２
のスイッチングQ2の電流を検出する場合には、第２のス
イッチング装置Q2に対して直列に電流トランスの一次巻
線を接続し、この電流トランスの二次巻線の電流値を検
出することにより、第２のスイッチング装置Q2の電流値
を検出する。

【００２５】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００２６】まず、商用交流電源ｅの電圧をフィルタ回
路12を介して全波整流装置13に入力し、この全波整流装
置13にて全波整流する。一方、第１のスイッチング装置
Q1および第２のスイッチング装置Q2を商用交流電源ｅの
電源周波数より高い周波数、数ｋＨｚ以上、好ましく
は、可聴周波数以上の２０ｋＨｚ以上で発振させ、絶縁
トランスTr1 の二次巻線Tr1bに高周波交流電圧を誘起
し、蛍光ランプFLを点灯させる。

【００２７】また、第２のコンデンサC3および絶縁トラ
ンスTr1 にて共振電圧を発生し、この共振電圧により、
全波整流装置13で整流された電圧の波高値が低い期間で
も商用交流電源ｅから電流を流して、高力率化および低
歪化を図る。

【００２８】また、具体的には、まず、第１のコンデン
サC2が充電されている状態で、第１のスイッチング装置
Q1を閉成すると、第１のコンデンサC2、絶縁トランスTr
1 の一次巻線Tr1a、第１のスイッチング装置Q1および第
１のコンデンサC2の閉路が形成され、第１のコンデンサ
C2が放電する。

【００２９】次に、第１のスイッチング装置Q1がオフ
し、第２のスイッチング装置Q2は逆電流は通流可能なた
め、絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1a、第２のスイッチ
ング装置Q2、第２のコンデンサC3および絶縁トランスTr
1 の一次巻線Tr1aの閉路が形成され、絶縁トランスTr1
および第２のコンデンサC3で直列共振を生じ、共振電流
が流れる。そして、第２のコンデンサC3および絶縁トラ
ンスTr1 の一次巻線Tr1aに共振電圧が現れ、この共振電
圧は、第１のスイッチング装置Q1がオフしたときに遮断
される電流の大きさで決定するとともに、第２のコンデ
ンサC3の電圧と第１のコンデンサC2の電圧の和に等しい
全波整流装置13の電圧にも現れる。

【００３０】また、第２のスイッチング装置Q2がオンす
ると、第２のコンデンサC3、第２のスイッチング装置Q
2、絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1aおよび第２のコン
デンサC3の閉路が形成され、共振電流が極性反転して逆
向きの共振電流が流れ、共振電圧が発生する。なお、い
ずれの場合にも、共振電圧は脈流電圧を昇圧する。

【００３１】そして、絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1a
および第２のコンデンサC3による共振電圧が低下する
と、第２のコンデンサC3および第１のコンデンサC2の両
端電圧も低下するから、全波整流装置13、第２のスイッ
チング装置Q2、絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1a、第１
のコンデンサC2および全波整流装置13の閉路が形成さ
れ、第１のコンデンサC2が充電される。

【００３２】また、第２のスイッチング装置Q2がオフ
し、第１のスイッチング装置Q1の逆電流は通流可能なた
め、絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1a、第１のコンデン
サC2、第１のスイッチング装置Q1および絶縁トランスTr
1 の一次巻線Tr1aの閉路が形成され、絶縁トランスTr1
の一次巻線Tr1aにより電流が流れる。

【００３３】そして、再び第２のスイッチング装置Q2が
オンする。

【００３４】また、これらの動作のうち、全波整流装置
13の電圧の波高値が高い部分では、第２のスイッチング
装置Q2のオン期間を相対的に短くし、波高値の低い部分
では、第２のスイッチング装置Q2のオン期間を相対的に
長くする。なお、このオン期間の変化は、波高値に対し
て連続的あるいは段階的のいずれでもよい。

【００３５】このように、波高値の低い部分で第２のス
イッチング装置Q2のオン期間を相対的に長くすると、共
振電圧の振幅および波高値が、第２のスイッチング装置
Q2のオン期間を相対的に短くしている場合に比べて大き
くなる。すなわち、非平滑直流電圧の波高値が低い部分
では、波高値に応じて第２のコンデンサC3に充電される
電圧が小さくなり、第２のコンデンサC3に流れ込む初期
の電流が大きくなるためである。したがって、非平滑直
流電圧の波高値が低くなる期間では波高値が高い部分よ
りより昇圧できる。

【００３６】また、波高値が低い期間では第１のスイッ
チング装置Q1に流れる電流が相対的に小さい段階で遮断
され、第１のスイッチング装置Q1のオフ後の初期の共振
電流値を小さくするように作用するから、第２のコンデ
ンサC3の充電電圧の関係で共振電圧が大きくなるもの
の、極端に昇圧して谷部の電圧を過度に大きくすること
がなく、非平滑直流電圧の波高値が低くなる期間には、
所望に昇圧でき出力電圧を平滑化できる。

【００３７】さらに、全波整流装置13からの電流が非平
滑直流電圧の全期間にわたって流れるので、この電流に
より入力力率を高めるとともに、入力電流を低歪化す
る。なお、入力電流の高周波成分は、フィルタ回路12に
より除去される。

【００３８】また、蛍光ランプFLの電流では、低周波リ
ップルの減少が図れている。

【００３９】一方、放電灯点灯装置11は、蛍光ランプFL
が点灯状態になる前の予熱、始動状態では、第１のスイ
ッチング装置Q1および第２のスイッチング装置Q2の発振
周波数を変えると、出力電圧は、図３に示すように変化
する。すなわち、図４に示すように、フィラメントFLa
，FLb として疑似抵抗Raおよび疑似抵抗Rbを接続し、
ランプ電圧ＶL を測定すると、入力電圧１０Ｖ、絶縁ト
ランスTr1 の結合定数をｋ＝０．７９２、一次巻線Tr1a
のインダクタンスを０．３５７ｍＨ、二次巻線Tr1bのイ
ンダクタンスを２．０５２ｍＨ、疑似抵抗Ra，Rbの抵抗
をそれぞれ１０Ω、コンデンサC4のキャパシタンスを６
８００ｐＦとすれば、直列共振周波数ｆ1は７３ｋＨ
ｚ、並列共振周波数ｆ2 は４５ｋＨｚ、極大点ｆ3 は２
３ｋＨｚに出現する。なお、並列共振周波数ｆ2 以上で
直列共振周波数ｆ1 以下の部分では、蛍光ランプFLが点
灯していない軽負荷状態では、容量性負荷になり進相ス
イッチングになるため、この範囲の周波数は蛍光ランプ
FLが点灯状態になる前の予熱、始動状態では好ましくな
い。

【００４０】ここで、極大点ｆ3 が出現する原因につい
て説明する。

【００４１】まず、絶縁トランスTr1 には、図５に示す
ように、第２のスイッチング装置Q2のオン時には負の正
弦波状の電圧が印加され、その後休止区間を経て、第１
のスイッチング装置Q1のオン時には正の矩形波状の電圧
が印加される。そして、第２のスイッチング装置Q2がオ
ンしたときには、負荷となる疑似抵抗Ra，Rbおよびコン
デンサC4と、第２のコンデンサC3との間に共振電流が流
れ、第２のコンデンサC3および第１のコンデンサC2の両
端電圧の和が入力電圧と等しくなると、全波整流装置13
から電流が流れ込む。このとき、第１のコンデンサC2に
は直流電圧が印加されているため、絶縁トランスTr1 に
は入力電圧と第２のコンデンサC3の直流電圧との差が印
加される。また、第１のスイッチング装置Q1がオンする
と、第１のコンデンサC2に蓄積されたエネルギを第１の
コンデンサC2、絶縁トランスTr1の一次巻線Tr1a、第１
のスイッチング装置Q1および第１のコンデンサC2の経路
で放電するため、絶縁トランスTr1 には、第１のコンデ
ンサC2と等しい波高値のパルス状の電圧が印加される。
そして、絶縁トランスTr1 の二次巻線Tr1bに誘起され、
負荷の疑似抵抗Ra，Rbを駆動し、共振する。さらに、図
５に示す波形には、パルス状の電圧が含まれているた
め、スイッチング周波数に対する高調波成分が含まれて
おり、この高調波成分が共振するため、極大点ｆ3 で出
力の極大が出現すると考えられる。

【００４２】そこで、極大点ｆ3 以上で並列共振周波数
ｆ2 以下の誘導性負荷の部分を用いれば、蛍光ランプFL
が点灯状態となる以前では進相スイッチングが生じない
ことになる。

【００４３】したがって、蛍光ランプFLが点灯状態とな
る前の予熱または始動状態では、極大点ｆ3 以上で並列
共振周波数ｆ2 以下の周波数の範囲で、一対のスイッチ
ング装置Q1，Q2を制御する。

【００４４】また、蛍光ランプFLが点灯していない状態
では、極大点ｆ3 以上で並列共振周波数ｆ2 以下の周波
数の範囲の一定の周波数で第２のスイッチング装置Q2の
オンデューティを小さくすることにより、比較的低い電
圧で、蛍光ランプFLを予熱する。

【００４５】また、蛍光ランプFLの予熱が終了すると、
周波数は変化させず第２のスイッチング装置Q2のオンデ
ューティを長くして出力をやや高くし、蛍光ランプFLを
始動する。

【００４６】なお、直列共振周波数ｆ1 以上の周波数で
も進相スイッチングとはならないが、蛍光ランプFLを必
要以上に予熱するとともに周波数が非常に高くなるの
で、直列共振周波数ｆ1 以上より、極大点ｆ3 以上で並
列共振周波数ｆ2 以下の周波数が好適である。

【００４７】また、蛍光ランプFLの予熱および始動時の
出力電圧を変化させるに際しては、オンデューティを変
化させるとともに周波数制御により変化させたり、オン
デューティを変化させることなく周波数制御により変化
させても同様の効果を得ることができる。

【００４８】さらに、蛍光ランプFLが点灯すると、蛍光
ランプFLが軽負荷でなくなり、周波数に対する出力電圧
および特性が変化し、並列共振周波数ｆ2 近辺で第１の
スイッチング装置Q1および第２のスイッチング装置Q2を
発振制御し、この並列共振周波数ｆ2 近辺で発振制御し
ても進相スイッチングにはならない。

【００４９】したがって、予熱時、始動時および点灯時
のいずれの場合にも、第１のスイッチング装置Q1および
第２のスイッチング装置Q2が進相スイッチングとなるこ
となく、適切な電圧を蛍光ランプFLに印加できる。

【００５０】一方、たとえば外部信号などにより、蛍光
ランプFLが点灯状態になった後には、第２のスイッチン
グ装置Q2のオン期間を制御すると、出力電圧を変化で
き、蛍光ランプFLを調光点灯できる。すなわち、第２の
スイッチング装置Q2のオン期間を相対的に大きくすると
出力電圧は大きくなり、オン期間を相対的に小さくする
と出力電圧は小さくなる。

【００５１】また、電源投入時には、第１のコンデンサ
C2への突入電流は、第１のコンデンサC2に対して直列に
絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1aが接続されているこ
と、および、第２のスイッチング装置Q2が高周波でオ
ン、オフしていることにより、低減される。

【００５２】さらに、蛍光ランプFLの寿命末期を検出す
る寿命末期検出手段、あるいは、蛍光ランプFLの取り外
しなどを検出する異常検出手段を設け、蛍光ランプFLの
寿命末期あるいは蛍光ランプFLの取り外しが検出される
と、蛍光ランプFLが点灯状態であっても、蛍光ランプFL
が点灯状態になる前の状態で制御することにより、出力
電圧を抑制することができるとともに進相スイッチング
を防止できる。また、この場合の発振周波数は、並列共
振周波数ｆ2 付近あるいはそれより低くすればよい。

【００５３】また、上記実施の形態では、全波整流装置
13から順方向の電流が流れた状態が第１のスイッチング
装置Q1に流れる電流の順極性とすると、スイッチング制
御手段14は、たとえば第１のコンデンサC2を充電する側
に位置する共振用の第１のスイッチング装置Q1に流れる
電流が逆極性の状態でこの第１のスイッチング装置Q1を
オンし、この電流が順極性に転じた後にオフしているが
これに限らない。

【００５４】ここで、第１のスイッチング装置Q1には、
図６に示すように、徐々に減衰する共振電流が流れる。

【００５５】そして、たとえば図７に示すように、第１
のコンデンサC2を充電する側に位置する共振用の第１の
スイッチング装置Q1に流れる電流が逆極性の状態でこの
第１のスイッチング装置Q1をオンし、この電流が順極性
に転じ、再び逆極性に転じ、順極性に転じた後にオフし
てもよい。また、この図７の最後に順極性に転じた後
の、さらに逆極性に転じる前であれば同様の効果を得る
ことができる。

【００５６】また、たとえば図８に示すように、第１の
コンデンサC2を充電する側の第１のスイッチング装置Q1
に流れる電流が逆極性の状態でオンし、ｎを自然数とし
たとき、この電流が（ｎ＋１）回目、すなわち２回目以
降に順極性に転じた後にオフするようにしてもよく、さ
らに、第１のスイッチング装置Q1に流れる電流が逆極性
の状態でオンし、この逆極性の状態を１回目とするとと
もにｎを自然数としたとき、この電流が１回目の順極性
に転じ、２回目の逆極性に転じ、２回目の順極性に転
じ、（ｎ＋１）回目の順極性に転じ、（ｎ＋１）回目に
逆極性に転じる前にオフするようにしても同様の効果を
得ることができる。

【００５７】すなわち、第１のスイッチング装置Q1に流
れる共振電流が２回目以降の順極性の状態でオフしても
よく、逆極性の状態で第１のスイッチング装置Q1をオフ
しなければ、進相スイッチングとならず第１のスイッチ
ング装置Q1などに大きなストレスをかけることはない。

【００５８】また、共振電流の順極性のいずれの段階で
第１のスイッチング装置Q1をオフするかによって出力電
圧を制御できる。

【００５９】そして、いずれの段階で第１のスイッチン
グ装置Q1をオフするかは、第１のスイッチング装置Q1に
流れる順極性の電流の数を計数して所定回数の段階で設
定したり、第１のスイッチング装置Q1がオンしている時
間を計時したりすればよく、さらには第１のスイッチン
グ装置Q1のオン時間およびオフ時間の双方を制御するこ
とにより制御してもよい。

【００６０】上記実施の形態に対して、第１のスイッチ
ング装置Q1および第２のスイッチング装置Q2の接続位置
を反対にしても同様の効果を得ることができる。この場
合、オン期間を制御するそれぞれのスイッチング装置も
逆にする。

【００６１】また、上記実施の形態では、電界効果トラ
ンジスタを用いた構成について説明したが、バイポーラ
型のトランジスタのように、寄生ダイオードを有さない
スイッチング素子も同様に構成でき、バイポーラ型のト
ランジスタを用いた場合には、コレクタ、エミッタ間に
導通方向を逆にしたダイオードを接続したり、あるい
は、エミッタ、ベース間にダイオードを接続する場合に
はこのダイオードを用いればよい。

【００６２】さらに、インダクタは、絶縁トランスに限
らず、単巻変圧器あるいはコイルなどを用いても同様の
効果を得ることができる。

【００６３】

【発明の効果】請求項１記載の放電灯点灯装置によれ
ば、スイッチング制御手段は、放電ランプが点灯状態と
なる前は、出力回路およびこの出力回路に接続される負
荷回路の直列共振周波数および並列共振周波数のいずれ
よりも低い周波数で一対のスイッチング装置を制御する
ので、負荷が容量性となることなく進相スイッチングに
ならないため、一対のスイッチング装置などに大きなス
トレスを与えることを防止できる。

【００６４】請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１記載の放電灯点灯装置に加え、スイッチング制
御手段は、放電ランプが点灯状態となる前は周波数一定
でオンデューティを変化させて制御するので、進相スイ
ッチングとなることなく、たとえば予熱時、始動時など
の放電ランプが点灯状態となる前のそれぞれの状態に出
力を制御できる。

【００６５】請求項３記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１または２記載の放電灯点灯装置に加え、スイッ
チング制御手段は、放電ランプが点灯状態となった後
は、並列共振周波数付近の周波数で制御するので、放電
ランプが点灯して負荷が変わった後も、進相スイッチン
グとなることなく制御できる。

【００６６】請求項４記載の放電灯点灯装置によれば、
スイッチング制御手段は、第１のコンデンサを充電する
側に位置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆
極性の状態でオンし、この電流が順極性に転じ、再び逆
極性に転じ、順極性に転じた後にオフするので、進相ス
イッチングにならないため、一対のスイッチング装置な
どに大きなストレスを与えることを防止できる。

【００６７】請求項５記載の放電灯点灯装置によれば、
スイッチング制御手段は、第１のコンデンサを充電する
側に位置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆
極性の状態でオンし、ｎを自然数としたとき、この電流
が（ｎ＋１）回目に順極性に転じた後にオフするので、
進相スイッチングにならないため、一対のスイッチング
装置などに大きなストレスを与えることを防止できる。

【００６８】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
スイッチング制御手段は、第１のコンデンサを充電する
側に位置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆
極性の状態でオンし、ｎを自然数としたとき、この電流
が（ｎ＋１）回目に順極性に転じた後にオフするので、
進相スイッチングにならないため、一対のスイッチング
装置などに大きなストレスを与えることを防止できる。

【００６９】請求項７記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項４ないし６いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、スイッチング制御手段の動作は、放電ランプが点灯
状態となる以前の動作であるので、放電ランプが点灯状
態となる以前の軽負荷の状態でも、進相スイッチングに
ならないため、一対のスイッチング装置などに大きなス
トレスを与えることを防止できる。

【００７０】請求項８記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項４ないし７いずれか記載の放電灯点灯装置に加
え、スイッチング制御手段の動作は、放電ランプの寿命
末期時および放電ランプの取り外し時の少なくともいず
れか一方の状態の動作であるもので、放電ランプの寿命
末期時および放電ランプの取り外し時でも、進相スイッ
チングにならないため、一対のスイッチング装置などに
大きなストレスを与えることを防止できる。

【００７１】請求項９記載の照明装置によれば、請求項
１ないし８いずれか記載の放電灯点灯装置を具備したの
で、それぞれの効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電灯点灯装置の一実施の形態を示す
回路図である。

【図２】同上照明装置の外観を示す斜視図である。

【図３】同上発振周波数と出力電圧の関係を示すグラフ
である。

【図４】同上発振周波数および出力電圧の関係を測定し
た回路図である。

【図５】同上一対のスイッチング装置を駆動する駆動電
圧の波形図である。

【図６】同上第１のスイッチング装置および第２のスイ
ッチング装置のオン、オフにより絶縁トランスに生ずる
電圧を示す波形図である。

【図７】同上他の実施の形態の第１のスイッチング装置
のオン、オフ制御を示す波形図である。

【図８】同上また他の実施の形態の第１のスイッチング
装置のオン、オフ制御を示す波形図である。

【符号の説明】

１ 器具本体 11 放電灯点灯装置 13 全波整流装置 14 スイッチング制御手段 C2 第１のコンデンサ C3 第２のコンデンサ ｅ 商用交流電源 FL 放電ランプとしての蛍光ランプ Q1，Q2 スイッチング装置 Tr1 インダクタとしての絶縁トランス Tr1b 出力回路としての二次巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 恵一 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源の出力電圧を整流して非平滑直
   流電圧を出力する整流装置と；整流装置の出力端間に互
   いに直列的に設けられ、整流装置の出力周波数より高い
   周波数で交互にオン、オフする一対のスイッチング装置
   と；一方のスイッチング装置の両端子間に設けられ、整
   流装置の出力周波数に対して平滑作用する第１のコンデ
   ンサおよびインダクタの直列回路と；一対のスイッチン
   グ装置のオン、オフに応じてインダクタと共働して共振
   する第２のコンデンサと；インダクタおよび第２のコン
   デンサの共振に基づいて放電ランプを点灯させる出力回
   路と；放電ランプが点灯状態となる前は出力回路および
   この出力回路に接続される負荷回路の直列共振周波数お
   よび並列共振周波数のいずれよりも低い周波数で一対の
   スイッチング装置を制御するスイッチング制御手段と；
   を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 スイッチング制御手段は、放電ランプが
   点灯状態となる前は周波数一定でオンデューティを変化
   させて制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯
   点灯装置。
3. 【請求項３】 スイッチング制御手段は、放電ランプが
   点灯状態となった後は、並列共振周波数付近の周波数に
   周波数を可変して制御することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 交流電源の出力電圧を整流して非平滑直
   流電圧を出力する整流装置と；整流装置の出力端間に互
   いに直列的に設けられ、整流装置からの順極性ではオ
   ン、オフ動作し、逆極性ではオン状態で、整流装置の出
   力周波数より高い周波数で交互にオン、オフする一対の
   スイッチング装置と；一方のスイッチング装置の両端子
   間に設けられ、整流装置の出力周波数に対して平滑作用
   する第１のコンデンサおよびインダクタの直列回路と；
   一対のスイッチング装置のオン、オフに応じてインダク
   タと共働して共振する第２のコンデンサと；インダクタ
   および第２のコンデンサの共振に基づいて放電ランプを
   点灯させる出力回路と；第１のコンデンサを充電する側
   に位置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆極
   性の状態でオンし、この電流が順極性に転じ、再び逆極
   性に転じ、順極性に転じた後にオフするスイッチング制
   御手段と；を具備したことを特徴とする放電灯点灯装
   置。
5. 【請求項５】 交流電源の出力電圧を整流して非平滑直
   流電圧を出力する整流装置と；整流装置の出力端間に互
   いに直列的に設けられ、整流装置からの順極性ではオ
   ン、オフ動作し、逆極性ではオン状態で、整流装置の出
   力周波数より高い周波数で交互にオン、オフする一対の
   スイッチング装置と；一方のスイッチング装置の両端子
   間に設けられ、整流装置の出力周波数に対して平滑作用
   する第１のコンデンサおよびインダクタの直列回路と；
   一対のスイッチング装置のオン、オフに応じてインダク
   タと共働して共振する第２のコンデンサと；インダクタ
   および第２のコンデンサの共振に基づいて放電ランプを
   点灯させる出力回路と；第１のコンデンサを充電する側
   に位置する一方のスイッチング装置に流れる電流が逆極
   性の状態でオンし、ｎを自然数としたとき、この電流が
   （ｎ＋１）回目に順極性に転じた後にオフするスイッチ
   ング制御手段と；を具備したことを特徴とする放電灯点
   灯装置。
6. 【請求項６】 交流電源の出力電圧を整流して非平滑直
   流電圧を出力する整流装置と；整流装置の出力端間に互
   いに直列的に設けられ、整流装置の出力周波数より高い
   周波数で交互にオン、オフする一対のスイッチング装置
   と；一方のスイッチング装置と並列的に設けられた相対
   的に大容量の第１のコンデンサと；一対のスイッチング
   装置の間および第１のコンデンサ間に介挿されたインダ
   クタと；他方のスイッチング装置のオン期間に他方のス
   イッチング装置およびインダクタと共振回路を形成する
   第１のコンデンサより容量が小さい第２のコンデンサ
   と；インダクタおよび第２のコンデンサの共振に基づい
   て放電ランプを点灯させる出力回路と；第１のコンデン
   サを充電する側に位置する一方のスイッチング装置に流
   れる電流が逆極性の状態でオンし、ｎを自然数としたと
   き、この電流が（ｎ＋１）回目に順極性に転じた後にオ
   フするスイッチング制御手段と；を具備したことを特徴
   とする放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 スイッチング制御手段の動作は、放電ラ
   ンプが点灯状態となる以前の動作であることを特徴とす
   る請求項４ないし６いずれか記載の放電灯点灯装置。
8. 【請求項８】 スイッチング制御手段の動作は、放電ラ
   ンプの寿命末期時および放電ランプの取り外し時の少な
   くともいずれか一方の状態の動作であることを特徴とす
   る請求項４ないし７いずれか記載の放電灯点灯装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８いずれか記載の放電灯
   点灯装置と；この放電灯点灯装置を備え放電ランプが装
   着される器具本体と；を具備したことを特徴とする照明
   装置。