JPH10189274A - 電源装置、放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路構成を複雑にすることなく、放電ランプ
の点灯前および点灯後のいずれも出力を適切に制御でき
る放電灯点灯装置を提供する。 【解決手段】 蛍光ランプFLが点灯していない状態で
は、点灯前スイッチング制御部15は、予熱時は第１およ
び第２のスイッチング装置Q1，Q2のオンデューティをそ
れぞれ約８０％、約２０％とし、比較的低い電圧で蛍光
ランプFLに電圧を印加する。終了すると第１および第２
のスイッチング装置Q1，Q2のオンデューティをそれぞれ
約７０％、約３０％とし、出力電圧をやや高くして蛍光
ランプFLに電圧を印加して、始動する。蛍光ランプFLが
点灯すると、スイッチング電流に対応して第１および第
２のスイッチング装置Q1，Q2のオンデューティをそれぞ
れ約４０％〜６０％、約６０％〜４０％の範囲でＰＷＭ
制御によりスイッチングして出力電圧をやや高くし、適
切な電圧を蛍光ランプFLに印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路構成を複雑に
することなく放電ランプの点灯前も点灯後も適切に放電
ランプを点灯できる電源装置、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】また、放電ランプの第１のコンデンサまた
は第２のコンデンサの容量を可変にして、放電ランプが
点灯する前と、放電ランプが点灯した後とで出力電圧を
変化させて放電ランプをソフトスタートさせている。

【０００５】

【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では、放電ラン
プの点灯前と、点灯後で第１のコンデンサまたは第２の
コンデンサの容量を可変するため、第１のコンデンサの
充放電、あるいは、第２のコンデンサおよびインダクタ
との共振などの設計が複雑になり、制御が煩雑になる問
題を有している。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、回路構成を複雑にすることなく、放電ランプの点灯
前および点灯後のいずれも出力を適切に制御できる電源
装置、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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電源装置
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；高周波でオンオフする少なくとも一
個のスイッチング装置を有し、整流装置の出力側に投け
られたインバータ装置と；インバータ装置の高周波出力
によって付勢される負荷と；インバータ装置のスイッチ
ング装置のオン時にエネルギを蓄積する関係に設けられ
たイングクタと；インダクタにエネルギを蓄積するスイ
ッチング装置のオフ時に、インダクタの蓄積エネルギに
よって充電され、充電電荷をインバータ装置に供給する
平滑コンデンサと；インバータ装置のインダクタにエネ
ルギを蓄積する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、負荷の定常動作時にはオンデュ
ーティを相対的に大きくかつ可変とし、負荷の非定常時
にはオンデューティを相対的に小さくかつほぼ一定とす
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、整流装置の非平滑直流電圧を平滑化し、平滑コンデ
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。そして、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、インバータ装置の
インダクタにエネルギを蓄積する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、負荷の定常動
作時にはオンデューティを相対的に大きくかつ可変と
し、負荷の非定常時にはオンデューティを相対的に小さ
くかつほぼ一定とするので、放電ランプの点灯前および
点灯後のいずれでも、出力電圧が適切になる。

【０００８】請求項２記載の電源装置は、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；互いに直列的に設けられ高周波数で交互にオン、オ
フする一対のスイッチング装置を有し、整流装置の出力
の出力側に設けられたインバータ装置と；インバータ装
置の高周波出力によって付勢される負荷と；インバータ
装置の一方のスイッチング装置のオン時にエネルギを蓄
積する関係に設けられたインダクタと；一方のスイッチ
ング装置のオフ時に、インダクタの蓄積エネルギによっ
て充電され、充電電荷をインバータ装置に供給する平滑
コンデンサと；インバータ装置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、負荷の定常動
作時には一方のスイッチング装置のオンデューティを相
対的に大きくかつ可変とし、負荷の非定常動作時には一
方のスイッチング装置のオンデューティを相対的に小さ
くかつほぼ一定と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、インバータ装置のスイッチング
装置をほぼ一定の周波数でオンオフするとともに、負荷
の定常動作時には一方のスイッチング装置のオンデュー
ティを相対的に大きくかつ可変とし、負荷の非定常動作
時には一方のスイッチング装置のオンデューテイを相対
的に小さくかつほぼ一定とするので、放電ランプの点灯
前および点灯後のいずれでも、出力電圧が適切になる。

【０００９】請求項３記載の電源装置は、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た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高
周波電圧を出力して負荷を付勢する出力回路と；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、負荷の定常動作時には一方のスイッチング装置
のオンデューティを相対的に大きくかつ可変とし、負荷
の非定常動作時には一方のスイッチング装置のオンデュ
ーティを相対的に小さくかつほぼ一定とするスイッチン
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、スイッチング手段は、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、負荷の定常動
作時には一方のスイッチング装置のオンデューティを相
対的に大きくかつ可変とし、負荷の非定常動作時には一
方のスイッチング装置のオンデューティを相対的に小さ
くかつほぼ一定とするので、放電ランプの点灯前および
点灯後のいずれでも、出力電圧が適切になる。

【００１０】請求項４記載の電源装置は、請求項１ない
し３いずれか一記載の電源装置において、スイッチング
制御手段は、負荷の定常動作時用および非定常動作時用
の少なくとも２種を有し、これらを負荷状態に応じて選
択的に作用させるものである。そして、負荷の定常動作
時用および非定常動作時用のそれぞれを別個に設けるこ
とにより、それぞれの構成が簡単になる。

【００１１】請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項
１ないし４のいずれか一記載の電源装置と；電源装置の
高周波電圧によって付勢される放電ランプとを具備した
もので、それぞれの作用を奏する。

【００１２】請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項
５記載の放電灯点灯装置において、電源装置のスイッチ
ング制御手段は、インバータ装置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、放電ランプ
の点灯時にはインダクタにエネルギを蓄積するスイッチ
ング装置をオンデューティを相対的に大きくかつ可変と
し、放電ランプの電極予熱時には相対的に最も小さいオ
ンデューティでほぼ一定、始動電圧発生時には相対的に
中間のオンデューティでほぼ一定とするものである。そ
して、放電ランプの点灯時、電極予熱時、始動電圧発生
時のそれぞれで、オンデューティを異ならせ、放電ラン
プの点灯前および点灯後のいずれでも、出力電圧が適切
になる。

【００１３】請求項７記載の放電灯点灯装置は、請求項
５および６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、タイマ手段の出力に応じてインダクタに
エネルギを蓄積するものである。そして、タイマ手段の
出力に応じてインダクタにエネルギを蓄積するので、出
力電圧を容易に適切にできる。

【００１４】請求項８記載の放電灯点灯装置は、請求項
５または６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、放電ランプの状態を検出してインダクタ
にエネルギを蓄積するスイッチング装置のオンデューテ
ィを変化させるものである。そして、放電ランプの状態
に応じてオンデューティを変化させることにより、放電
ランプの状態に応じて出力電圧が変化する。

【００１５】請求項９記載の放電灯点灯装置は、請求項
５ないし８いずれか一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、放電ランプの点灯時のオンデ
ューティを変化することによって調光点灯可能にするも
のである。そして、オンデューティを変化させることに
より簡単に調光点灯する。

【００１６】請求項１０記載の照明装置は、照明器具本
体と；照明器具本体に放電ランプを支持された請求項５
ないし９いずれか記載の放電灯点灯装置とを具備したも
のである。そして、照明器具本体に放電ランプを支持さ
れた請求項５ないし９いずれか記載の放電灯点灯装置と
を具備したので、それぞれの作用を奏する。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は放電灯点灯装置を示す回路図で、図
２は点灯時スイッチング制御手段および点灯前スイッチ
ング制御手段を示す回路図で、図３は照明装置の外観を
示す斜視図で、図４は入力電圧と第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デューティとの
関係を示す波形図で、図５は入力電圧と第１のスイッチ
ング装置のオンデューティとの関係を示す波形図で、図
６は発振周波数と出力電圧の関係を示すグラフである。

【００１９】図３に示すように、１は器具本体で、この
器具本体１はいわゆるトラフ型で表面に反射板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、長手方向に
一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。

【００２０】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。

【００２１】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、ハーフブリッジ型のインバータ
装置としてのインバータ回路14を形成している。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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、それぞれ点灯時スイッチン
グ制御手段としての点灯時スイッチング制御部15、およ
び、点灯前スイッチング制御手段としての点灯前スイッ
チング制御部16にて制御される。なお、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。

【００２５】そして、これら点灯時スイッチング制御部
15および点灯前スイッチング制御部16は、図２に示すよ
うに、第１のスイッチング装置Q1あるいは第２のスイッ
チング装置Q2に流れるスイッチング電流のピークを検出
するピーク検出回路17を有し、このピーク検出回路17に
抵抗R1を接続し、この抵抗R1にオペアンプOP1 の反転入
力端子を接続し、このオペアンプOP1 の非反転入力端子
に基準電圧源E1を接続し、コンデンサC5および抵抗R3の
並列回路を出力端子および反転入力端子間に接続する。
そして、オペアンプOP1 の出力端子はオペアンプOP2 の
出力端子のアンド回路AND1の入力端子に接続され、この
アンド回路AND1の出力端子はオア回路OR1 の入力端子に
接続され、このオア回路OR1 の出力端子はバッファ18に
接続されている。

【００２６】また、ＯＳＣ19を有し、このＯＳＣ19には
発振周波数をたとえば５０ｋＨｚなどに設定する抵抗R2
およびコンデンサC6が接続され、コンデンサC6側からは
のこぎり歯状の電圧を出力し、オペアンプOP2 およびオ
ペアンプOP3 のそれぞれ非反転入力端子に接続され、オ
ペアンプOP3 はアンド回路AND2の入力端子に接続されて
いる。なお、抵抗R2およびコンデンサC6の積に反比例し
て発振周波数は設定される。

【００２７】さらに、予熱、始動時にはハイレベル出力
し、点灯時にはローレベル出力する点灯検出回路21がア
ンド回路AND2の入力端子に接続され、アンド回路AND2の
入力端子はインバータ回路INV1を介してアンド回路AND1
の入力端子に接続されている。

【００２８】一方、電源ＶCCおよびアース間に、抵抗R
4、抵抗R5および抵抗R6の直列回路が接続され、抵抗R4
の両端間にはトランジスタQ3のコレクタ、エミッタが接
続され、このトランジスタQ3のベースは抵抗R7を介して
予熱終了信号回路22が接続され、この予熱終了信号回路
22は予熱時にハイレベル出力し、予熱終了以降はローレ
ベル出力する。

【００２９】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】そして、再び第２のスイッチング装置Q2が
オンする。

【００３８】また、これらの動作のうち、図４（ａ）に
示す全波整流装置13の入力電圧の波高値が高い部分で
は、図４（ｂ）に示すように第１のスイッチング装置Q1
のオンデューティを相対的に長くするとともに図４
（ｃ）に示すように第２のスイッチング装置Q2のオンデ
ューティを相対的に短くし、入力電圧の波高値の低い部
分では、図４（ｂ）に示すように第１のスイッチング装
置Q1のオンデューティを相対的に短くするとともに図４
（ｃ）に示すように第２のスイッチング装置Q2のオンデ
ューティ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にするものに限らず段階的
のいずれでもよい。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】一方、蛍光ランプFLが点灯する前の予熱ま
たは始動状態では、蛍光ランプFLが軽負荷となり過電
流、過電圧になるため、蛍光ランプFLが点灯する前の予
熱または始動状態では、出力を制御する。すなわち、周
波数は予熱、始動点灯のいずれの場合にも常に一定で、
デューティ比を通常の点灯状態と同様に変化させると、
軽負荷のため必要以上に電流および電圧が高くなるた
め、予熱あるいは始動時ではデューティ比を所定の一定
値にするとともに周波数を一定に制御して出力電圧を制
御する。

【００４４】まず、蛍光ランプFLが点灯していない状態
では、点灯検出回路21および予熱終了信号回路のいずれ
もハイレベル出力のため、抵抗R4はバイパスされている
状態のため、オペアンプOP3 は出力電圧が高くなり、Ｏ
ＳＣ19ののこぎり波に対する閾値が高くなるので、オペ
アンプOP2 は比較的短いパルスを出力し、バッファ18は
第１のスイッチング装置Q1のオンデューティを大きい、
たとえばオンデューティ約８０％、第２のスイッチング
装置Q2のオンデューティを小さい、たとえばオンデュー
ティ約２０％としてスイッチングし、比較的低い電圧で
蛍光ランプFLに電圧を印加する。なお、点灯検出回路21
がハイレベル出力することにより、インバータ回路INV1
を介してアンド回路AND1にはローレベルが入力され、ア
ンド回路AND1はローレベル出力を保つ。

【００４５】また、蛍光ランプFLの予熱が終了すると、
予熱終了信号回路21がローレベルになり、トランジスタ
Q3がオフして抵抗R4がバイパスされなくなるため、オペ
アンプOP3 の出力電圧がやや低くなり、ＯＳＣ19ののこ
ぎり波に対する閾値がやや低くなるので、オペアンプOP
2 はやや長めのパルスを出力し、バッファ18は第１のス
イッチング装置Q1のオンデューティをやや小さく、たと
えばオンデューティ約７０％、第２のスイッチング装置
Q2のオンデューティをやや大きく、たとえばオンデュー
ティ約３０％としてスイッチングし、出力電圧をやや高
くして蛍光ランプFLに電圧を印加して、始動する。な
お、この場合にも、点灯検出回路21がハイレベル出力す
ることにより、インバータ回路INV1を介してアンド回路
AND1にはローレベルが入力され、アンド回路AND1はロー
レベル出力を保つ。

【００４６】これらのように、蛍光ランプFLの点灯前の
予熱時および始動時のいずれの場合にも、第１のスイッ
チング装置Q1のオンデューティは、５０％以上の一定値
に設定しておくことにより、蛍光ランプFLが点灯してお
らず軽負荷になっていることによる出力の上昇を防止で
きる。

【００４７】さらに、蛍光ランプFLが点灯すると、点灯
検出回路21がローレベル出力になり、アンド回路AND2は
出力がローレベルになり、アンド回路AND1はＯＳＣ19の
出力を出力するので、たとえばオンデューティ約４０％
〜６０％、第２のスイッチング装置Q2のオンデューティ
を大きく、たとえばオンデューティ約６０％〜４０％の
範囲で制御するＰＷＭ制御によりスイッチングして出力
電圧をやや高くし、適切な電圧を蛍光ランプFLに印加で
きるとともに、高調波が低減できる。

【００４８】一方、たとえば外部信号などにより、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
のオンデューティを制御すると、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のオンデューティを相対的に大きくする
と出力電圧は大きくなり、オンデューティを相対的に小
さくすると出力電圧は小さくなり、蛍光ランプFLを調光
できる。また、この時の調光の度合い、すなわち（最大
オン時間−最小オン時間）／スイッチング周期は、第５
図に示すように調光時も通常点灯時と同様に一定に保た
れるように制御する。

【００４９】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。

【００５０】なお、第１のスイッチング装置Q1のデュー
ティ比を小さくすると、図６に示すように、出力電圧は
増加し、反対に、大きくすると出力電圧は低くなる。

【００５１】また、オンデューティの可変は、全波整流
回路13で整流された脈流電圧に同期してなされる。

【００５２】次に、他の実施の形態を図７を参照して説
明する。

【００５３】図７は他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図で、図１に示す実施の形態の放電灯点灯装置
において、点灯検出回路21により制御される点灯時スイ
ッチング制御部14に切換手段23が形成されたものであ
る。

【００５４】そして、基本的な動作は図１に示す放電灯
点灯装置11と同様であるが、蛍光ランプFLの点灯前は点
灯検出手段21が点灯前にはハイレベル出力して、点灯前
スイッチング制御部16の動作をアンド回路AND2から出力
させ、点灯後は点灯検出回路21が点灯後にローレベル出
力して、点灯時スイッチング制御部15の動作をアンド回
路AND1から出力させ、点灯前には点灯前スイッチング制
御部16の出力により、点灯後には点灯時スイッチング制
御部15の出力により動作させる。

【００５５】また、他の実施の形態を図８を参照して説
明する。

【００５６】図８はまた他の実施の形態の放電灯点灯装
置を示す回路図で、図７に示す実施の形態の放電灯点灯
装置において、点灯検出手段としての点灯検出回路24を
電流検出によるものとし、蛍光ランプFLのフィラメント
FLb の両端に、それぞれ電流トランスCT1 の一次巻線CT
1aおよび出力回路としての二次巻線CT1bを接続し、点灯
検出回路23に電流トランスCT1 の三次巻線CT1cを接続し
たものである。

【００５７】そして、基本的な動作は図７に示す放電灯
点灯装置11と同様であるが、蛍光ランプFLが点灯してい
ない状態では一次巻線CT1aおよび二次巻線CT1bに流れる
電流が等しく三次巻線CT1cには電流が流れないが、点灯
した後は二次巻線CT1bに流れる電流より一次巻線CT1aに
流れる電流が極めて大きいので、三次巻線CT1cに電流が
流れて蛍光ランプFLの点灯を検出し、点灯前には点灯前
スイッチング制御部16の出力により、点灯後には点灯時
スイッチング制御部15の出力により動作させる。

【００５８】さらに、他の実施の形態を図９を参照して
説明する。

【００５９】図９はさらに他の実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図で、図７に示す実施の形態の放電灯点
灯装置において、点灯検出回路21に代えて、蛍光ランプ
FLに両端電圧を検出する過電圧検出手段としての過電圧
検出回路25を設けたものである。

【００６０】そして、基本的な動作は図７に示す放電灯
点灯装置11と同様であるが、通常の電圧時には過電圧検
出回路25がローレベル出力して、点灯時スイッチング制
御部15の動作をアンド回路AND1から出力させ、過電圧検
出時には過電圧検出回路25がハイレベル出力して、点灯
前スイッチング制御部16の動作をアンド回路AND2から出
力させ、通常時には点灯時スイッチング制御部15の通常
の出力により、過電圧検出時には点灯前スイッチング制
御部16の低い出力により動作させる。

【００６１】またさらに、他の実施の形態を図１０を参
照して説明する。

【００６２】図１０はまたさらに他の実施の形態の放電
灯点灯装置を示す回路図で、図９に示す実施の形態の放
電灯点灯装置において、図９に示す実施の形態の放電灯
点灯装置において、過電圧検出回路25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の電圧を検
出するものである。

【００６３】また、他の実施の形態を図１１を参照して
説明する。

【００６４】図１１はまた他の実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図で、図２に示す実施の形態の放電灯点
灯装置において、過電流検出回路26を設け、この過電流
検出回路26に抵抗R8を介してトランジスタQ4のベースに
接続し、このトランジスタQ8のエミッタを設置するとと
もに、ベース、エミッタ間にコンデンサC7を接続し、抵
抗R8およびコンデンサC7でフィルタを構成する。さら
に、オア回路OR1 およびバッファ18の間にオア回路OR2
をトランジスタQ4のコレクタは抵抗R9およびコンデンサ
C8の並列回路を介して電源ＶCCに接続するとともに、イ
ンバータ回路INV2を介して、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の間に接続されたオア
回路OR2 の入力端子に接続する。

【００６５】一方、過電流検知回路26は、第１のコンデ
ンサC2の負極側に接続する。このように、第１のコンデ
ンサC2の負極側に接続することにより、グランド電位に
対する検出を行なえ、構成を簡単にできる。

【００６６】そして、過電流検出回路26が過電流を検出
していない状態では、トランジスタQ4はオフしているの
で、インバータ回路INV2はオア回路OR2 にローレベル出
力をするので、オア回路OR2 はオア回路OR1 の出力をそ
のまま出力する。

【００６７】一方、過電流検出回路26が過電流を検出し
た状態では、トランジスタQ4はオンするので、インバー
タ回路INV2により、バッファ18には実質矩形波電圧は現
れなくなり、第１のスイッチング装置Q1を１００％のデ
ューティでオフさせ、第２のスイッチング装置Q2を遮断
することにより、過電流から保護する。

【００６８】なお、図１１において、点灯検出回路21に
代えて、過電圧検出回路25を接続しても同様の効果を得
ることができる。

【００６９】さらに、コンデンサC8および抵抗R9の時定
数を動作周波数程度にしておくことにより、トランジス
タQ4のコレクタの電圧は毎サイクルＶCCまで復帰し、過
電流状態が回避されれば、数サイクルで正常動作状態に
戻り、過電流状態が回避されなければ、ほぼ毎サイクル
で過電流検出回路26が動作し、過電流から保護する。

【００７０】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の接続点の、第２のスイッチン
グ装置Q2側に過電流検出回路26を接続してもよい。

【００７１】なお、電流検知回路26は、全波整流装置1
3、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
の経路のいずれかの位置に設ければ、同様の効果を得る
ことができる。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】次に、他の実施の形態を図１２を参照して
説明する。

【００７６】図１２は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図１２に示す放電灯点灯装置は、
商用交流電源ｅにコンデンサC11 およびインダクタL11
のフィルタ回路を介して全波整流回路31の入力端子が接
続され、この全波整流回路31の出力端子側には、インダ
クタL12 を介してスイッチング装置としてのトランジス
タQ11 が接続されるとともに、トランジスタQ12 および
平滑用のコンデンサC12 の直列回路が接続されている。
なお、また、トランジスタQ11 およびトランジスタQ12
などにてインバータ回路32が形成され、トランジスタQ1
1 およびトランジスタQ12 はそれぞれ帰還用のダイオー
ドD11 およびダイオードD12 を有しており、それぞれの
ベースには図２などに示すバッファ18が接続される。ま
た、コンデンサC12 に対して並列に、コンデンサC13 お
よびコンデンサC14 の直列回路が接続され、トランジス
タQ11 およびトランジスタQ12 の接続点と、コンデンサ
C13 およびコンデンサC14 の接続点には、磁束漏洩型の
絶縁トランスTr1 の一次巻線Tr1aが接続され、二次巻線
Tr1bには蛍光ランプFLが接続されている。

【００７７】そして、商用交流電源ｅの電圧が全波整流
回路31で整流されると、コンデンサC12 がインダクタL1
2 およびダイオードD11 およびダイオードD12 を介して
充電される。また、バッファ18からの出力により、トラ
ンジスタQ11 およびトランジスタQ12 は交互にオン、オ
フして、絶縁トランスTr1 の二次巻線Tr1bに電圧を誘起
させ、蛍光ランプFLを点灯させる。そして、トランジス
タQ11 およびトランジスタQ12 の制御に関しては、図１
に示す実施の形態と同様に、周波数を一定にした状態
で、オンデューティを変化させれば、通常点灯状態であ
る定常時、または、始動、電極予熱、過電圧状態あるい
は過電流状態などの非定常時でそれぞれ適切に出力を設
定できる。

【００７８】なお、負荷としては放電ランプあるいはア
ーク溶接など任意のものを用いることができる。

【００７９】また、上述のように、定常動作とは蛍光ラ
ンプFLが点灯した後の安定している状態で、非定常状態
とは蛍光ランプFLの始動時、電極予熱時、過電圧時ある
いは過電流時などの状態が含まれる。

【００８０】

【発明の効果】請求項１記載の電源装置によれば、スイ
ッチング制御手段で、インバータ装置のインダクタにエ
ネルギを蓄積する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、負荷の定常動作時にはオンデ
ューティを相対的に大きくかつ可変とし、負荷の非定常
時にはオンデューティを相対的に小さくかつほぼ一定と
するので、放電ランプの点灯前および点灯後のいずれで
も、出力電圧を適切にできる。

【００８１】請求項２記載の電源装置によれば、インバ
ータ装置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、負荷の定常動作時には一方のスイッ
チング装置のオンデューティを相対的に大きくかつ可変
とし、負荷の非定常動作時には一方のスイッチング装置
のオンデューティを相対的に小さくかつほぼ一定とする
ので、放電ランプの点灯前および点灯後のいずれでも、
出力電圧を適切にできる。

【００８２】請求項３記載の電源装置によれば、スイッ
チング手段は、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、負荷の定常動作時には一
方のスイッチング装置のオンデューティを相対的に大き
くかつ可変とし、負荷の非定常動作時には一方のスイッ
チング装置のオンデューティを相対的に小さくかつほぼ
一定とするので、放電ランプの点灯前および点灯後のい
ずれでも、出力電圧を適切にできる。

【００８３】請求項４記載の電源装置によれば、請求項
１ないし３いずれか一記載の電源装置に加え、スイッチ
ング制御手段は、負荷の定常動作時用および非定常動作
時用の少なくとも２種あるので、負荷の定常動作時用お
よび非定常動作時用のそれぞれを別個に設けることによ
り、それぞれの構成を簡単にできる。

【００８４】請求項５記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項１ないし４のいずれか一記載の電源装置の高周波
電圧によって付勢される放電ランプとを具備したもの
で、それぞれの効果を奏することができる。

【００８５】請求項６記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項５記載の放電灯点灯装置に加え、放電ランプの点
灯時、電極予熱時、始動電圧発生時のそれぞれで、オン
デューティを異ならせ、放電ランプの点灯前および点灯
後のいずれでも、出力電圧を適切にできる。

【００８６】請求項７記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項５および６記載の放電灯点灯装置に加え、スイッ
チング制御手段は、タイマ手段の出力に応じてインダク
タにエネルギを蓄積するので、出力電圧を容易に適切に
できる。

【００８７】請求項８記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項５または６記載の放電灯点灯装置に加え、スイッ
チング制御手段は、放電ランプの状態を検出してインダ
クタにエネルギを蓄積するスイッチング装置のオンデュ
ーティを変化させるので、放電ランプの状態に応じてオ
ンデューティを変化させることにより、放電ランプの状
態に応じて出力電圧を変化できる。

【００８８】請求項９記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項５ないし８いずれか一記載の放電灯点灯装置に加
え、スイッチング制御手段は、放電ランプの点灯時のオ
ンデューティを変化することによって調光点灯可能にす
るので、オンデューティを変化させることにより簡単に
調光点灯できる。

【００８９】請求項１０記載の証明装置によれば、照明
器具本体に放電ランプを支持された請求項５ないし９い
ずれか記載の放電灯点灯装置とを具備したので、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】同上点灯時スイッチング制御手段および点灯前
スイッチング制御手段を示す回路図である。

【図３】同上照明装置の外観を示す斜視図である。

【図４】同上入力電圧と第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デューティとの関係を示
す波形図である。

【図５】同上入力電圧と第１のスイッチング装置のオン
デューティとの関係を示す波形図である。

【図６】同上第１のスイッチング装置のオンデューティ
と出力電圧の関係を示すグラフである。

【図７】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回
路図である。

【図８】同上また他の実施の形態の放電灯点灯装置を示
す回路図である。

【図９】同上さらに他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図である。

【図１０】同上またさらに他の実施の形態の放電灯点灯
装置を示す回路図である。

【図１１】同上また他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図である。

【図１２】同上また他の実施の形態の放電灯点灯装置を
示す回路図である。

【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 14，32 インバータ装置としてのインバータ回路 15 点灯時スイッチング制御手段としての点灯時スイ
ッチング制御部 16 点灯前スイッチング制御手段としての点灯前スイ
ッチング制御部 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 Q11 ，Q12 スイッチング装置としてのトランジスタ 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 (10)

【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；高周波でオンオフする少
   なくとも一個のスイッチング装置を有し、整流装置の出
   力側に投けられたインバータ装置と；インバータ装置の
   高周波出力によって付勢される負荷と；インバータ装置
   のスイッチング装置のオン時にエネルギを蓄積する関係
   に設けられたイングクタと；インダクタにエネルギを蓄
   積するスイッチング装置のオフ時に、インダクタの蓄積
   エネルギによって充電され、充電電荷をインバータ装置
   に供給する平滑コンデンサと；インバータ装置のインダ
   クタにエネルギを蓄積する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、負荷の定常動作時に
   はオンデューティを相対的に大きくかつ可変とし、負荷
   の非定常時にはオンデューティを相対的に小さくかつほ
   ぼ一定とするスイッチング制御手段と；を具備したこと
   を特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 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；互いに直列的に設けられ
   高周波数で交互にオン、オフする一対のスイッチング装
   置を有し、整流装置の出力の出力側に設けられたインバ
   ータ装置と；インバータ装置の高周波出力によって付勢
   される負荷と；インバータ装置の一方のスイッチング装
   置のオン時にエネルギを蓄積する関係に設けられたイン
   ダクタと；一方のスイッチング装置のオフ時に、インダ
   クタの蓄積エネルギによって充電され、充電電荷をイン
   バータ装置に供給する平滑コンデンサと；インバータ装
   置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、負荷の定常動作時には一方のスイッチング
   装置のオンデューティを相対的に大きくかつ可変とし、
   負荷の非定常動作時には一方のスイッチング装置のオン
   デューテイを相対的に小さくかつほぼ一定とするスイッ
   チング制御手段と；を具備したことを特徴とする電源装
   置。
3. 【請求項３】 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た整
   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高周波電圧を出力して負荷を付
   勢する出力回路と；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、負荷の定常動作時に
   は一方のスイッチング装置のオンデューティを相対的に
   大きくかつ可変とし、負荷の非定常動作時には一方のス
   イッチング装置のオンデューティを相対的に小さくかつ
   ほぼ一定とするスイッチング制御手段と；を具備したこ
   とを特徴とする電源装置。
4. 【請求項４】 スイッチング制御手段は、負荷の定常動
   作時用および非定常動作時用の少なくとも２種を有し、
   これらを負荷状態に応じて選択的に作用させることを特
   徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか一記載の電
   源装置と；電源装置の高周波電圧によって付勢される放
   電ランプと；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】 電源装置のスイッチング制御手段は、イ
   ンバータ装置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、放電ランプの点灯時にはインダ
   クタにエネルギを蓄積するスイッチング装置をオンデュ
   ーティを相対的に大きくかつ可変とし、放電ランプの電
   極予熱時には相対的に最も小さいオンデューティでほぼ
   一定、始動電圧発生時には相対的に中間のオンデューテ
   ィでほぼ一定とすることを特徴とする請求項５記載の放
   電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 スイッチング制御手段は、タイマ手段の
   出力に応じてインダクタにエネルギを蓄積するスイッチ
   ング装置のオンデューティを変化させることを特徴とす
   る請求項５および６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は、放電ランプの
   状態を検出してインダクタにエネルギを蓄積するスイッ
   チング装置のオンデューティを変化させることを特徴と
   する請求項５または６記載の放電灯点灯装置。
9. 【請求項９】 スイッチング制御手段は、放電ランプの
   点灯時のオンデューティを変化することによって調光点
   灯可能にすることを特徴とする請求項５ないし８いずれ
   か一記載の放電灯点灯装置。
10. 【請求項１０】 照明器具本体と；照明器具本体に放電
    ランプを支持された請求項５ないし９いずれか記載の放
    電灯点灯装置と；を具備したことを特徴とする照明装
    置。