JPH1052059A - 電源装置、放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電流投入時やサージ等の過電圧の発生時に、十
分なスイッチング手段や出力回路の保護を行えるように
する。 【解決手段】 出力制御回路２３と比較器２８は、前記
電流検出回路２７が示す電流値が所定値以下の場合、前
記充電側及び放電側のスイッチング手段２１，２２のオ
ンデューティ比を前記電流検出回路２７の検出結果のピ
ーク値が一定に近づくように制御し、前記電流検出回路
２７が示す電流値が所定値を超えた場合、充電側のスイ
ッチング手段２１のオンデューティを前記電流値が所定
値以下の場合の制御よりも低くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング手段
を用いて高周波電圧を得る電源装置、放電灯点灯装置及
び照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スイッチング手段を用いて非平滑
直流電圧から高周波電圧を得る放電灯点灯装置として
は、特開平８−９８５５５号公報に記載の放電灯点灯装
置のように、交流電源からの入力力率を向上し、入力電
流の歪を低減できるものが開発されている。

【０００３】図１２はこのような交流電源からの入力力
率を向上し、入力電流の歪を低減できる従来の放電灯点
灯装置の一例を示す回路図である。

【０００４】図１２において、交流電源５１例えば商用
交流電源の一方の出力端子は、チョークコイルＬ５１を
介して整流回路５２例えばダイオードブリッジにより全
波整流器の一方の入力端子に接続され、交流電源５１の
他方の出力端子は、チョークコイルＬ５２を介して整流
回路５２の他方の入力端子に接続される。チョークコイ
ルＬ５１とチョークコイルＬ５２とは磁気的に結合して
いる。

【０００５】整流回路５２の入力端子間には、コンデン
サＣ５１が接続されている。

【０００６】整流回路５２の正極側の出力端子は、イン
バータ６０の正極側の入力端子に接続される。整流回路
５２の負極側の出力端子は、インバータ６０の負極側の
入力端子に接続される。

【０００７】インバータ６０は、放電側のスイッチング
手段６１例えばＭＯＳＦＥＴと、充電側のスイッチング
手段６２例えばＭＯＳＦＥＴと、ダイオードＤ５１と出
力制御回路６３と、第１のコンデンサＣ１１例えば電解
コンデンサと、第２のコンデンサＣ１２と、インダクタ
６４たとえばインバータトランスとから構成されてい
る。

【０００８】以下、インバータ６０について詳細に説明
する。

【０００９】インバータ６０の正極側の入力端子は、出
力制御回路６３の正極側の入力端子に接続される。イン
バータ６０の負極側の入力端子は、出力制御回路６３の
負極側の入力端子に接続される。

【００１０】また、インバータ６０の正極側の入力端子
は、ダイオードＤ５１のアノード・カソード路とスイッ
チング手段６１のドレイン・ソース路とスイッチング手
段６２のドレイン・ソース路との直列接続を介してのイ
ンバータ６０の負極側の入力端子に接続されるととも
に、コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２との並列接続
を介してインバータ６０の負極側の入力端子に接続され
る。

【００１１】スイッチング手段６１，６２の接続点は、
インダクタ６４の一次巻線Ｌ６１を介してコンデンサＣ
１１とコンデンサＣ１２との接続点に接続される。この
ような接続により、コンデンサＣ１１及びコンデンサＣ
１２は、それぞれスイッチング手段６１，６２に並列的
に設けられる。

【００１２】出力制御回路６３は、それぞれ発振信号ａ
５，ｂ５を放電及び充電側のスイッチング手段６１，６
２に供給し、放電及び充電側のスイッチング手段６１，
６２を交互にオンオフするとともに、これら放電及び充
電側のスイッチング手段６１，６２のオンデューティ比
を整流回路５２の出力電圧に基づいて制御するようにな
っている。

【００１３】放電灯６５の一方の入力端子は、インダク
タ６４の二次巻線Ｌ６２の一端に接続されている。放電
灯６５の他方の入力端子は、インダクタ６４の二次巻線
Ｌ６２の他端に接続されている。放電灯６５の両端子間
にはコンデンサＣ１３が接続される。このような接続に
より、放電灯６５とコンデンサＣ１３は、出力回路６６
を構成している。

【００１４】コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２とで
は、スイッチング手段６１に並列的に設けられるコンデ
ンサＣ１１の方が容量が大きくなっている。

【００１５】次に、出力制御回路６３について詳細に説
明する。

【００１６】出力制御回路６３は、オンデューティ可変
回路７１と、駆動回路７２とから構成されている。

【００１７】オンデューティ可変回路７１は、整流回路
５２からの出力電圧を検出し、この検出結果に基づいて
駆動回路７２が出力する発振信号ａ５，ｂ５のデューテ
ィ比の可変制御を行うようになっている。具体的に説明
すると、電圧ＶDC5 が波高値の大きいときは、発振信号
ｂ５がハイレベルとなるデューティ比を小さくし、発振
信号ａ５がハイレベルとなるデューティ比を大きくし、
充電側のスイッチング手段６２のオンデューティ比を小
さくし、放電側のスイッチング手段６１のオンデューテ
ィ比を大きくする。電圧ＶDC5 が波高値の小さいとき
は、発振信号ｂ５がハイレベルとなるデューティ比を大
きくし、発振信号ａ５がハイレベルとなるデューティ比
を小さくし、充電側のスイッチング手段６２のオンデュ
ーティ比を大きくし、放電側のスイッチング手段６１の
オンデューティ比を小さくする。

【００１８】このような従来の放電灯点灯装置の動作を
図１３を参照して説明する。

【００１９】図１３は図１２の出力制御回路６３による
整流回路５２の出力電圧とスイッチング手段６１，６２
のオン時間の関係を示すタイミングチャートであり、図
２（ａ）は整流回路５２の出力電圧を示し、図２（ｂ）
はスイッチング手段６１，６２のオン時間を示してい
る。

【００２０】図１３において、出力制御回路６３は、整
流回路５２の出力電圧（交流電源５１の出力電圧）の波
高値の大きいときは、充電側のスイッチング手段６２の
オン期間を小さくし、放電側のスイッチング手段６１の
オン期間を大きくする。また、出力制御回路６３は、整
流回路５２の出力電圧の波高値の小さいときは、スイッ
チング手段６２のオン期間を大きくし、スイッチング手
段６１のオン期間を小さくする。したがって、放電側の
スイッチング手段６１のオン期間は、充電側のスイッチ
ング６２と逆の関係に変化する。

【００２１】つぎに、このような従来の放電灯点灯装置
の動作について説明する。

【００２２】まず、交流電源５１の電圧をチョークコイ
ルＬ５１，Ｌ５２とコンデンサＣ５１によるフィルタ回
路にてノイズを除去し、整流回路５２で全波整流する。
一方、出力制御回路６３は、スイッチング手段６１，６
２を交流電源５１より高い周波数にて交互にスイッチン
グして、インダクタ６４の二次巻線Ｌ６１に高周波交流
電圧を誘起して、放電灯６５を高周波点灯させる。ま
た、コンデンサＣ１２及びインダクタ６４にて共振電圧
を発生し、この共振電圧の作用により、コンデンサＣ１
１の電圧をスイッチング手段６１，６２のスイッチング
の１周期中に整流回路５２で整流された非平滑直流電圧
より低くしようとする。これにより、整流回路５２で整
流された電圧の波高値が低い期間でも力率改善電流を流
して、交流電源からの入力力率を向上し、入力電流の低
歪化を図ることができる。

【００２３】しかしながら、このような従来の放電点灯
装置では、電流投入時やサージ等の過電圧の発生時で
は、整流回路５２の出力電圧の上昇率に比べてインバー
タ６０に入る入力電流が大きくなり、エネルギーが大き
くなるので、充電側のスイッチング手段や出力回路の保
護を行うのが困難であった。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の放電
灯点灯装置によれば、電流投入時やサージ等の過電圧の
発生時では、整流回路の出力電圧の上昇率に比べてイン
バータに入る入力電流が大きくなり、エネルギーが大き
くなるので、十分なスイッチング手段や出力回路の保護
を行うのが困難であった。

【００２５】そこで本発明は、スイッチング手段を用い
て直流電圧から高周波電圧を得るとともに、電流投入時
やサージ等の過電圧の発生時に、十分なスイッチング手
段や出力回路の保護を行うことができる電源装置、放電
灯点灯装置及び照明装置の提供を目的とする。

【００２６】

【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
力する整流回路と；この前記整流回路の出力端子間のそ
れぞれ高電位側と低電位側に互いに直列的に設けられた
充電側及び放電側のスイッチング手段と；この放電側の
スイッチング手段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；前記放電側のスイッチング手段
及び第１のコンデンサの間に介挿されたインダクタと；
前記第１のコンデンサより容量が小さく設定され、前記
充電側のスイッチング手段のオン期間に該充電側のスイ
ッチング手段及び前記インダクタと共振回路を形成する
第２のコンデンサと；前記インダクタ及び第２のコンデ
ンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力回路と；前
記第１のコンデンサと前記整流回路の低電位側の出力端
子との間に設けられ、前記第１のコンデンサに流れる電
流の検出を行う電流検出回路と；前記充電側及び放電側
のスイッチング手段を交互にオンオフするとともに、前
記電流検出回路が示す電流値が所定値以下の場合、前記
充電側及び放電側のスイッチング手段のオンデューティ
比を前記放電側のスイッチング手段に流れる電流のピー
ク値が一定に近づくように制御し、前記電流検出回路が
示す電流値が所定値を超えた場合、充電側のスイッチン
グ手段のオンデューティを前記電流値が所定値以下の場
合の制御よりも低くする制御回路と；を具備したことを
特徴とする。

【００２７】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回路
と；この前記整流回路の出力端子間のそれぞれ高電位側
と低電位側に互いに直列的に設けられた充電側及び放電
側のスイッチング手段と；この放電側のスイッチング手
段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；前記放電側のスイッチング手段及び第１のコン
デンサの間に介挿されたインダクタと；前記第１のコン
デンサより容量が小さく設定され、前記充電側のスイッ
チング手段のオン期間に該充電側のスイッチング手段及
び前記インダクタと共振回路を形成する第２のコンデン
サと；前記インダクタ及び第２のコンデンサの共振に基
づいて高周波出力を得る出力回路と；前記第１のコンデ
ンサと前記整流回路の低電位側の出力端子との間に設け
られ、前記第１のコンデンサに流れる電流の検出を行う
電流検出回路と；前記充電側及び放電側のスイッチング
手段を交互にオンオフするとともに、前記電流検出回路
が示す電流値が所定値以下の場合、前記充電側及び放電
側のスイッチング手段のオンデューティ比を前記放電側
のスイッチング手段に流れる電流のピーク値が一定に近
づくように制御し、前記電流検出回路が示す電流値が所
定値を超えた場合、前記充電側のスイッチング手段をタ
ーンオフさせ、前記放電側のスイッチング手段をターン
オンさせることを特徴とする制御回路と；を具備したこ
とを特徴とする。

【００２８】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回路
と；この前記整流回路の出力端子間のそれぞれ高電位側
と低電位側に互いに直列的に設けられた充電側及び放電
側のスイッチング手段と；この放電側のスイッチング手
段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；前記放電側のスイッチング手段及び第１のコン
デンサの間に介挿されたインダクタと；前記第１のコン
デンサより容量が小さく設定され、前記充電側のスイッ
チング手段のオン期間に該充電側のスイッチング手段及
び前記インダクタと共振回路を形成する第２のコンデン
サと；前記インダクタ及び第２のコンデンサの共振に基
づいて高周波出力を得る出力回路と；前記第１のコンデ
ンサと前記整流回路の低電位側の出力端子との間に設け
られた抵抗と；この抵抗に加わる電圧を基準値と比較す
ることにより第１のコンデンサに流れる電流が所定値を
超えたか否かを検出する比較器と；前記充電側及び放電
側のスイッチング手段を交互にオンオフするとともに、
前記比較器が電流が所定値を超えたことを示した場合、
前記充電側のスイッチング手段のオンデューティを前記
比較器が電流が所定値を超えなかったことを示した場合
の制御よりも低くする制御回路と；を具備したことを特
徴とする。

【００２９】請求項４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回路
と；この前記整流回路の出力端子間のそれぞれ高電位側
と低電位側に互いに直列的に設けられた充電側及び放電
側のスイッチング手段と；この放電側のスイッチング手
段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；前記放電側のスイッチング手段及び第１のコン
デンサの間に介挿されたインダクタと；前記第１のコン
デンサより容量が小さく設定され、前記充電側のスイッ
チング手段のオン期間に該充電側のスイッチング手段及
び前記インダクタと共振回路を形成する第２のコンデン
サと；前記インダクタ及び第２のコンデンサの共振に基
づいて高周波出力を得る出力回路と；一次コイルが前記
第１のコンデンサと前記整流回路の低電位側の出力端子
との間に設けられ、二次コイルの端子間に抵抗が接続さ
れたカレントトランスと；このカレントトランスに接続
された抵抗に加わる電圧を基準値と比較することにより
第１のコンデンサに流れる電流が所定値を超えたか否か
を検出する比較器と；前記充電側及び放電側のスイッチ
ング手段を交互にオンオフするとともに、前記比較器が
電流が所定値を超えたことを示した場合、前記充電側の
スイッチング手段のオンデューティを前記比較器が電流
が所定値を超えなかったことを示した場合の制御よりも
低くする制御回路と；を具備したことを特徴とする。

【００３０】請求項５記載の放電灯点灯装置電源装置
は、請求項１乃至４のいずれか一記載の電源装置の出力
回路に放電灯を設けていることを特徴とする。

【００３１】請求項６記載の照明装置は、請求項５記載
の放電灯点灯装置と；この放電灯点灯装置を収容する照
明器具本体とを具備したことを特徴とする。

【００３２】請求項１乃至６記載の構成によれば、制御
回路が、前記第１のコンデンサに流れる電流が所定値を
超えた場合、充電側のスイッチング手段のオンデューテ
ィを前記電流が所定値以下の場合の制御よりも低くする
ので、スイッチング手段を用いて直流電圧から高周波電
圧を得るとともに、電流投入時やサージ等の過電圧の発
生時に、十分なスイッチング手段や出力回路の保護を行
うことができる。

【００３３】請求項５記載の構成によれば、請求項１乃
至４のいずれか一記載の電源装置を放電灯点灯装置電源
装置に適用できる。

【００３４】請求項６記載の構成によれば、請求項５記
載の放電灯点灯装置を照明装置に適用できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の発明の実施の形態
を図面を参照して説明する。

【００３６】図１は本発明に係る電源回路の第１の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図である。

【００３７】図１において、交流電源１１例えば商用交
流電源の一方の出力端子は、チョークコイルＬ１１を介
して整流回路１２例えばダイオードブリッジにより全波
整流器の一方の入力端子に接続され、交流電源１１の他
方の出力端子は、チョークコイルＬ１２を介して整流回
路１２の他方の入力端子に接続される。チョークコイル
Ｌ１１とチョークコイルＬ１２とは磁気的に結合してい
る。

【００３８】整流回路１２の入力端子間には、コンデン
サＣ１０が接続されている。

【００３９】このような接続により整流回路１２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
ようになっている。

【００４０】整流回路１２の正極側の出力端子（高電位
側の出力端子）は、インバータ２０の正極側の入力端子
に接続される。整流回路１２の（低電位側の出力端子）
は、インバータ２０の負極側の入力端子に接続される。

【００４１】インバータ２０は、ダイオードＤ１１（ダ
イオードＤ１１は設けなくても構成可能）と、充電側の
スイッチング手段２１例えばＭＯＳＦＥＴと、放電側の
スイッチング手段２２例えばＭＯＳＦＥＴと、出力制御
回路２３と、第１のコンデンサＣ１１例えば電解コンデ
ンサと、第２のコンデンサＣ１２と、インダクタ２４た
とえばインバータトランスと、電流検出回路２７と、比
較器２８と、電流ピーク値検出回路２９とから構成され
ている。

【００４２】以下、インバータ２０について詳細に説明
する。

【００４３】インバータ２０の正極側の入力端子（高電
位側の入力端子）は、ダイオードＤ１１のアノード・カ
ソード路と、スイッチング手段２１と、スイッチング手
段２２と、電流ピーク値検出回路２９との直列接続を介
してインバータ２０の負極側の入力端子（低電位側の入
力端子）に接続されるとともに、コンデンサＣ１２とコ
ンデンサＣ１１と電流検出回路２７との直列接続を介し
てインバータ２０の負極側の入力端子に接続される。

【００４４】スイッチング手段２１，２２との接続点
は、インダクタ２４の一次巻線Ｌ２１を介してコンデン
サＣ１１とコンデンサＣ１２との接続点に接続される。
このような接続により、コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、
それぞれ放電側及び充電側のスイッチング手段２２，２
１に並列的に設けられる。

【００４５】電流検出回路２７は、電流検出回路２７を
前記第１のコンデンサＣ１１とインバータ２０の負極側
の入力端子（前記整流回路の低電位側の出力端子）との
間に設けられ、前記第１のコンデンサＣ１１に流れる電
流の検出を行い、この検出結果の検出電圧Ｖ１を比較器
２８に供給する。

【００４６】比較器２８は、検出電圧Ｖ１を基準値と比
較することにより第１のコンデンサの充電経路に流れる
電流が所定値を超えたか否かを検出し、この検出結果の
検出電圧Ｖ２を出力制御回路２３に供給する。

【００４７】電流ピーク値検出回路２９は、スイッチン
グ手段２２とインバータ２０の負極側の入力端子（前記
整流回路の低電位側の出力端子）との間に設けられ、放
電側のスイッチング手段２２に流れる電流のピーク値を
検出しこの検出結果の検出電圧Ｖ３を出力制御回路２３
に供給する。

【００４８】出力制御回路２３は、それぞれ発振信号ａ
１，ｂ１を充電側及び放電側のスイッチング手段２１，
２２に供給し、充電側及び放電側のスイッチング手段２
１，２２を交互にオンオフするとともに、比較器２８の
が所定値を超えたことを示さなかった場合、これら充電
側及び放電側のスイッチング手段２１，２２のオンデュ
ーティ比を前記電流ピーク値検出回路２９からの検出電
圧Ｖ３が一定に近づくように制御し、比較器２８の検出
電圧Ｖ２が所定値を超えたことを示した場合、充電側の
スイッチング手段２１のオンデューティを検出電圧Ｖ２
が所定値以下の場合の制御よりも低くする。

【００４９】この場合、出力制御回路２３と比較器２８
は、前記電流検出回路２７が示す電流値が所定値以下の
場合、前記充電側及び放電側のスイッチング手段２１，
２２のオンデューティ比を前記放電側のスイッチング手
段２２に流れる電流のピーク値が一定に近づくように制
御し、前記電流検出回路２７が示す電流値が所定値を超
えた場合、充電側のスイッチング手段２１のオンデュー
ティを前記電流値が所定値以下の場合の制御よりも低く
する制御回路となっている。

【００５０】さらに、出力制御回路２３は、前記電流検
出回路２７が示す電流値が所定値を超えた場合、タイマ
回路を用いてスイッチング周期の整数倍の期間、回路内
の過電流状態判定信号をハイレベルにして、過電流を発
生しない状態まで、充電側のスイッチング手段２１のオ
ンデューティを検出電圧Ｖ２が所定値以下の場合の制御
よりも低くし、その後、過電流状態判定信号をローレベ
ルとし通常の状態に戻る。

【００５１】一方、放電灯２５の一方の入力端子は、イ
ンダクタ２４の二次巻線Ｌ２２の一端に接続されてい
る。放電灯２５の他方の入力端子は、インダクタ２４の
二次巻線Ｌ２２の他端に接続されている。放電灯２５の
両端子間にはコンデンサＣ１３が接続される。このよう
な接続により、放電灯２５とコンデンサＣ１３は、出力
回路２６を構成している。

【００５２】コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２とで
は、放電側のスイッチング手段２２に並列的に設けられ
るコンデンサＣ１１の方が容量が大きくなっている。

【００５３】次に、出力制御回路２３について詳細に説
明する。

【００５４】図２は図１の整流回路１２の出力電圧とス
イッチング手段２１，２２のオン時間の関係を示すタイ
ミングチャートであり、図２（ａ）は整流回路１２の出
力電圧を示し、図２（ｂ）はスイッチング手段２１，２
２のオン時間を示している。

【００５５】図２において、整流回路１２の出力電圧
（交流電源１１の出力電圧）の波高値の大きいときは、
放電側のスイッチング手段２２のオン期間が大きく、充
電側のスイッチング手段２１のオン期間が小さくなる。
また、整流回路１２の出力電圧の波高値の小さいとき
は、スイッチング手段２２のオン期間が小さく、スイッ
チング手段２１のオン期間が大きくなる。充電側のスイ
ッチング手段２１のオン期間は、放電側のスイッチング
手段２２と逆の関係に変化する。

【００５６】つぎに、このような発明の実施の形態の全
体の動作を説明する。

【００５７】まず、交流電源１１の電圧をチョークコイ
ルＬ１１，Ｌ１２とコンデンサＣ１１によるフィルタ回
路にてノイズを除去し、整流回路１２で全波整流する。
一方、出力制御回路２３は、スイッチング手段２１，２
２を交流電源１１より高い周波数にて交互にスイッチン
グして、インダクタ２４の二次巻線Ｌ２１に高周波交流
電圧を誘起して、放電灯２５を高周波点灯させる。ま
た、コンデンサＣ１２及びインダクタ２４にて共振電圧
を発生し、この共振電圧の作用により、コンデンサＣ１
１の電圧をスイッチング手段２１，２２のスイッチング
の１周期中に整流回路１２で整流された非平滑直流電圧
より低くしようとする。これにより、整流回路１２で整
流された電圧の波高値が低い期間でも力率改善電流を流
して、交流電源からの入力力率を向上し、入力電流の低
歪化を図ることができる。

【００５８】図３は図１の発明の実施の形態の通常の動
作を示すタイミングチャートであり、図３（ａ）はスイ
ッチング手段２１，２２の直列接続に加わる電圧ＶDC1
を示し、図３（ｂ）はスイッチング手段２１に流れる電
流Ｉ11を示し、図３（ｃ）はスイッチング手段２２に流
れる電流Ｉ12を示し、図３（ｄ）はコンデンサＣ１１に
加わる電圧ＶC1を示し、図３（ｅ）は巻線Ｌ２１に加わ
る電圧ＶL1を示している。

【００５９】まず、この場合の回路動作は、ｔ10〜ｔ15
が１周期になっている。

【００６０】タイミングｔ10〜ｔ11の期間では、コンデ
ンサＣ１１、スイッチング手段２２及び一次巻線Ｌ２１
による閉回路が形成されるため、コンデンサＣ１１に蓄
えられた電荷が放出され、インダクタ２４の一次巻線Ｌ
２１にコンデンサＣ１１からの電流が流れる。

【００６１】この場合には、図３（ａ）に示すスイッチ
ング手段２１，２２の直列接続に加わる電圧ＶDC1 が略
一定の値（この場合のＶRec1は、交流電源５１の出力電
圧の位相により変化するが、スイッチング手段２１，２
２のオンオフの１周期ではほとんど変化しないため、略
一定としている。）を維持し、図３（ｂ）に示すスイッ
チング手段２１に流れる電流Ｉ11が０Ａを維持し、図３
（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12が
上昇し、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１１に加わる電
圧ＶC1が緩やかに低下し、図３（ｅ）に示す巻線Ｌ２１
に加わる電圧ＶL1が一定の負の値を維持する。

【００６２】タイミングｔ11〜ｔ12の期間では、スイッ
チング手段２２がオフし、スイッチング手段２１がオン
して、インダクタ２４及びコンデンサＣ１２が直列共振
して、共振電流がインダクタ２４からコンデンサＣ１２
に向けて流れる。

【００６３】この場合には、図３（ａ）に示す電圧ＶDC
1 が共振電圧により増大し、図３（ｂ）に示すスイッチ
ング手段２１に流れる電流Ｉ11が０Ａから急激に−側に
低下してから増大して０Ａに戻り、図３（ｃ）に示すス
イッチング手段２２に流れる電流Ｉ12が０Ａとなり、図
３（ｄ）に示すコンデンサＣ１１に加わる電圧ＶC1がほ
ぼ一定の値を維持する。また、図３（ｅ）に示す巻線Ｌ
２１に加わる電圧ＶL1が一定の負の値から増大する。

【００６４】タイミングｔ12〜ｔ13の期間では、スイッ
チング手段２２がオフし、スイッチング手段２１がオン
した状態で、インダクタ２４及びコンデンサＣ１２の直
列共振による共振電流がタイミングｔ11〜ｔ12の場合と
は逆の方向に流れる。

【００６５】この場合、図３（ａ）に示す電圧ＶDC1 が
低下し、図３（ｂ）に示すスイッチング手段２１に流れ
る電流Ｉ11が０Ａから＋側に増大し、図３（ｃ）に示す
スイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12が０Ａを維持
し、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１１に加わる電圧Ｖ
C1がほぼ一定の値を維持する。また、図３（ｅ）に示す
巻線Ｌ２１に加わる電圧ＶL1が低下する。

【００６６】タイミングｔ13〜ｔ14の期間では、共振電
圧が低下し、コンデンサＣ１２とコンデンサＣ１１の両
端電圧も低下しようとするから、整流回路１２からスイ
ッチング手段２１、インダクタ２４及びコンデンサＣ１
１を介して電流が流れる。

【００６７】この場合には、図３（ａ）に示す電圧ＶDC
1 が略一定の値ＶRec1にとなり、図３（ｂ）に示すスイ
ッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が緩やかに低下し、
図３（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流れる電流Ｉ
12が０Ａを維持し、図３（ｄ）に示すコンデンサＣ１１
に加わる電圧ＶC1が緩やかに増大し、図３（ｅ）に示す
巻線Ｌ２１に加わる電圧ＶL1が緩やかに低下する。

【００６８】タイミングｔ14〜ｔ15の期間では、スイッ
チング手段２１がオフし、スイッチング手段２２がオン
して、インダクタ２４の蓄積エネルギーによりスイッチ
ング手段２２からコンデンサＣ１１に電流が流れる。

【００６９】この場合には、図３（ａ）に示す電圧ＶDC
1 が略一定の値ＶRec1を維持し、図３（ｂ）に示すスイ
ッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が急激に低下して０
Ａとなり、図３（ｃ）に示すスイッチング手段２２に流
れる電流Ｉ11が急激に低下してから増大し、図３（ｄ）
に示すコンデンサＣ１１に加わる電圧ＶC1が緩やかに増
大し、図３（ｅ）に示す巻線Ｌ２１に加わる電圧ＶL1が
急激に−側に低下して一定の負の値となる。

【００７０】図４は図１の放電灯点灯装置の過電流の検
出に関連した動作について説明するタイミングチャート
であり、図４（ａ）は充電側のスイッチング手段２１の
オンオフを示し、図４（ｂ）はスイッチング手段２１に
流れる電流Ｉ11を示し、図４（ｃ）はスイッチング手段
２２に流れる電流Ｉ12を示し、図４（ｄ）は出力制御回
路２３内の過電圧判定信号を示している。

【００７１】図４（ａ）〜（ｄ）において、期間Ｄ１で
は、通常の動作となっており、過電流は流れず、比較器
２８の検出電圧Ｖ２はローレベルとなり、出力制御回路
２３内の過電流判定信号は、ローレベル（Ｌ）となる。

【００７２】期間Ｄ２では、過電流が流れ、図４（ｂ）
に示すスイッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が大きく
増大し、前記第１のコンデンサＣ１１の充電経路に流れ
る電流が増大し、期間Ｄ２の終りに、比較器２８の検出
電圧Ｖ２はハイレベルとなり、出力制御回路２３内の過
電流判定信号は、ハイレベル（Ｈ）に立ち上がる。する
と、期間Ｄ３の状態に移行し、充電側のスイッチング手
段２１のオンデューティを低くする。これにより、スイ
ッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が大きく低下し、ス
イッチング手段２２に流れる電流Ｉ12の振幅が２番目の
スイッチング周期から低下し、十分なスイッチング手段
２１，２２や出力回路２４の保護を行える。

【００７３】以上、説明したように本発明の実施の形態
では、第１のコンデンサＣ１１の充電経路に流れる電流
を検出し、この検出結果に基づいて、過電流発生時に充
電側のスイッチング手段２１のオンデューティを通常の
動作よりも低くするので、過電流の判定をスイッチング
手段に流れる電流ではなく、他の箇所に流れる電流で判
定しているので、スイッチング手段２１，２２を用いて
直流電圧から高周波電圧を得るとともに、電流投入時や
サージ等の過電圧の発生時に、十分なスイッチング手段
や出力回路の保護を行えるようにすることができ、装置
の寿命を延ばしたり、安全性を向上したりすることがで
きる。

【００７４】図５は本発明に係る電源回路の第２の発明
の実施の形態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回
路図であり、図１の発明の実施の形態と同様の構成要素
には同じ符号を付して説明を省略している。

【００７５】図５に示すインバータ１２０において、抵
抗Ｒ１０１は図１の電流検出回路２７を具体的に示した
ものであり、オペアンプ１２１と直流電源１２２は、図
１の比較器２８を具体的に示したものである。抵抗Ｒ１
０１のコンデンサＣ１１側の端子は、オペアンプ１２１
の非反転入力端子（＋）に接続されるとともに出力制御
回路１２３の第１の入力端子に接続される。オペアンプ
１２１の反転入力端子（−）には、基準値となる直流電
源１２２からの出力電圧Ｖ１０１が導かれる。オペアン
プ１２１の出力端子は、出力制御回路１２３の第２の入
力端子に接続される。

【００７６】出力制御回路１２３は、前記充電側及び放
電側のスイッチング手段２１，２２を交互にオンオフす
るとともに、オペアンプ１２１の出力電圧Ｖ２がローレ
ベルの場合に、前記充電側及び放電側のスイッチング手
段２１，２２のオンデューティ比を前記電流ピーク値検
出回路２９からの検出電圧Ｖ３が一定に近づくように制
御し、オペアンプ１２１の出力電圧Ｖ２がハイレベルの
場合に（前記電流検出回路が示す電流値が所定値を超え
た場合に）、前記充電側のスイッチング手段２１をター
ンオフさせ、前記放電側のスイッチング手段２２をター
ンオンさせる。この場合のターンオフ期間は、１スイッ
チング周期における次のターンオンまでの期間とした
り、タイマ回路で所定の時間に設定するなど各種適用が
可能である。

【００７７】図６は図５の発明の実施の形態の動作を示
す説明図であり、図６（ａ）は充電側のスイッチング手
段２１のオンオフを示し、図６（ｂ）は電圧Ｖ１を示し
ている。

【００７８】図６（ａ）及び図６（ｂ）において、期間
Ｄ１１では、通常の動作となっており、過電流は流れ
ず、オベアンプ１２の非反転入力端子（＋）の入力電圧
Ｖ１は直流電源１２２の出力電圧Ｖ１０１よりも低くな
なっており、スイッチング手段２１は通常のオンデュー
ティでオンオフされている。

【００７９】期間Ｄ１２では、過電流が流れ、図４
（ｂ）に示すスイッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が
大きく増大し、前記第１のコンデンサＣ１１の充電経路
に流れる電流が増大し、オベアンプ１２の非反転入力端
子（＋）の入力電圧Ｖ１は直流電源の出力電圧Ｖ１０１
より高くなり、前記充電側のスイッチング手段２１をタ
ーンオフさせ、前記放電側のスイッチング手段２２をタ
ーンオンさせる。これにより、図４（ｂ）に示すスイッ
チング手段２１のオンデューティが低下する。これによ
り、スイッチング手段２１に流れる電流Ｉ11が大きく低
下し、スイッチング手段２２に流れる電流Ｉ12の振幅が
２番目のスイッチング周期から低下し、十分なスイッチ
ング手段２１，２２や出力回路２４の保護を行える。

【００８０】このような発明の実施の形態によれば、図
１の発明の実施の形態と同様の効果が得られる。

【００８１】図７は図１及び図５に示したスイッチング
手段２１，２２の第１の具体例を示す回路図である。

【００８２】図７において、スイッチング手段２１，２
２は、ＮＰＮトランジスタＴｒ１０１とダイオードＤ１
０１とから構成されている。ＮＰＮトランジスタＴｒ１
０１は、コレクタがハイサイド（インバータの正極側）
に接続され、エミッタがローサイド（インバータの負極
側）に接続され、ベースが出力制御回路に接続されてい
る。ＮＰＮトランジスタＴｒ１０１のエミッタは、ダイ
オードＤ１０１のアノード・カソード路を介してＮＰＮ
トランジスタＴｒ１０１のコレクタに接続される。

【００８３】図８は図１及び図５に示したスイッチング
手段２１，２２の第２の具体例を示す回路図である。

【００８４】図８において、スイッチング手段２１，２
２は、ＭＯＳＦＥＴ１５１から構成されている。ＭＯＳ
ＦＥＴ１５１は、ドレインがハイサイド（インバータの
正極側）に接続され、ソースがローサイド（インバータ
の負極側）に接続され、ゲートが出力制御回路に接続さ
れている。

【００８５】図９は図１及び図５に示した電流検出回路
２７の第２の具体例を示す回路図である。

【００８６】図９において、電流検出回路２７は、カレ
ントトランス１６０と、抵抗Ｒ１６０とから構成されて
いる。カレントトランス１６０は、一次コイルＬ１６１
が前記第１のコンデンサＣ１１の充電経路に設けられ、
二次コイルＬ１６２の両端子間に抵抗Ｒ１６０が接続さ
れている。抵抗Ｒ１６０の一端側から検出電圧Ｖ１が得
られる。

【００８７】図１０は図１及び図５に示した発明の実施
の形態に対する対案を示す回路図であり、図１と同様の
構成要素には同じ符号を付して説明を省略している。

【００８８】図１０において、本対案では、放電側のス
イッチング手段２２２と大容量のコンデンサＣ２１１と
を高電位側に設け、充電側のスイッチング手段２２１と
コンデンサＣ２１１より容量の小さいコンデンサＣ２１
２を低電位側に設けている。大容量のコンデンサＣ２１
１とを高電位側に設ける場合は、電流検出回路２７を充
電側のスイッチング手段２２１の低電位側に直列に電流
検出回路２２７を設け、この電流検出回路２２７の検出
電圧を比較器２２８に供給し、比較器２２８の検出電圧
を出力制御回路２２３に供給すればよい。

【００８９】しかしながら、図１及び図５に示した発明
の実施の形態のように大容量のコンデンサ（コンデンサ
Ｃ１１）を低電位側に設けた場合、充電側のスイッチン
グ手段は高電位側となり、この充電側のスイッチング手
段に直列に電流検出回路を設けると電位差の問題が生じ
る。そこで、本発明は電流検出回路を前記第１のコンデ
ンサと前記整流回路の低電位側の出力端子との間に設け
ている。

【００９０】図１１は図１乃至図９に示した発明の実施
の形態の放電灯点灯装置の内いずれか一つを適用した照
明装置を示す斜視図である。

【００９１】図１１において、照明装置５０１は、照明
器具本体５０２のソケット５０３，５０４にそれぞれ放
電灯５０５，５０６を取り付け、内部に放電灯点灯装置
５０７を収容し、放電灯点灯装置５０７により放電灯５
０５，５０６の点灯を行うようにしたものである。

【００９２】このような構造により図１乃至図９に示し
た発明の実施の形態を照明装置に適用できる。

【００９３】尚、図１の発明の実施の形態では、インバ
ータ２０に非平滑直流電圧を供給するように構成した
が、整流平滑回路による平滑直流電圧を供給するように
構成してもよい。また、図５の発明の実施の形態では、
インバータ１２０に非平滑直流電圧を供給するように構
成したが、非平滑直流電圧を供給するように構成しても
よい。

【００９４】

【発明の効果】本発明によれば、電流投入時やサージ等
の過電圧の発生時に、十分なスイッチング手段や出力回
路の保護を行えるようにすることができ、装置の寿命を
延ばしたり、安全性を向上したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源回路の第１の発明の実施の形
態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回路図。

【図２】図１の出力制御回路による整流回路の出力電圧
とスイッチング手段のオン時間の関係を示すタイミング
チャート。

【図３】図１の発明の実施の形態の動作を示すタイミン
グチャート。

【図４】図１の放電灯点灯装置の過電流の検出に関連し
た動作について説明するタイミングチャート。

【図５】本発明に係る電源回路の第２の発明の実施の形
態を放電灯点灯装置に適用した場合を示す回路図。

【図６】図５の発明の実施の形態の動作を示す説明図。

【図７】図１及び図５に示したスイッチング手段の第１
の具体例を示す回路図。

【図８】図１及び図５に示したスイッチング手段の第２
の具体例を示す回路図。

【図９】図１及び図５に示した電流検出回路の第２の具
体例を示す回路図。

【図１０】図１及び図５に示した発明の実施の形態に対
する対案を示す回路図。

【図１１】図１乃至図９に示した発明の実施の形態の放
電灯点灯装置の内いずれか一つを適用した照明装置。

【図１２】従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路図。

【図１３】図１２の出力制御回路による整流回路の出力
電圧とスイッチング手段のオン時間の関係を示すタイミ
ングチャート。

【符号の説明】

１１ 交流電源 １２ 整流回路 ２０ インバータ ２１ 充電側のスイッチング手段 ２２ 放電側のスイッチング手段 ２３ 出力制御回路 ２４ インダクタ ２７ 電流検出回路 ２８ 比較器 Ｃ１１，Ｃ２２ コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｈ０５Ｂ 41/24 Ｑ (72)発明者 工藤 啓之 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 (6)

【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回路と；この前記整流回路の出力
   端子間のそれぞれ高電位側と低電位側に互いに直列的に
   設けられた充電側及び放電側のスイッチング手段と；こ
   の放電側のスイッチング手段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；前記放電側のスイッ
   チング手段及び第１のコンデンサの間に介挿されたイン
   ダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小さく設定
   され、前記充電側のスイッチング手段のオン期間に該充
   電側のスイッチング手段及び前記インダクタと共振回路
   を形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及び第
   ２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力
   回路と；前記第１のコンデンサと前記整流回路の低電位
   側の出力端子との間に設けられ、前記第１のコンデンサ
   に流れる電流の検出を行う電流検出回路と；前記充電側
   及び放電側のスイッチング手段を交互にオンオフすると
   ともに、前記電流検出回路が示す電流値が所定値以下の
   場合、前記充電側及び放電側のスイッチング手段のオン
   デューティ比を前記放電側のスイッチング手段に流れる
   電流のピーク値が一定に近づくように制御し、前記電流
   検出回路が示す電流値が所定値を超えた場合、充電側の
   スイッチング手段のオンデューティを前記電流値が所定
   値以下の場合の制御よりも低くする制御回路と；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回路と；この前記整流回路の出力
   端子間のそれぞれ高電位側と低電位側に互いに直列的に
   設けられた充電側及び放電側のスイッチング手段と；こ
   の放電側のスイッチング手段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；前記放電側のスイッ
   チング手段及び第１のコンデンサの間に介挿されたイン
   ダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小さく設定
   され、前記充電側のスイッチング手段のオン期間に該充
   電側のスイッチング手段及び前記インダクタと共振回路
   を形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及び第
   ２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力
   回路と；前記第１のコンデンサと前記整流回路の低電位
   側の出力端子との間に設けられ、前記第１のコンデンサ
   に流れる電流の検出を行う電流検出回路と；前記充電側
   及び放電側のスイッチング手段を交互にオンオフすると
   ともに、前記電流検出回路が示す電流値が所定値以下の
   場合、前記充電側及び放電側のスイッチング手段のオン
   デューティ比を前記放電側のスイッチング手段に流れる
   電流のピーク値が一定に近づくように制御し、前記電流
   検出回路が示す電流値が所定値を超えた場合、前記充電
   側のスイッチング手段をターンオフさせ、前記放電側の
   スイッチング手段をターンオンさせることを特徴とする
   制御回路と；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回路と；この前記整流回路の出力
   端子間のそれぞれ高電位側と低電位側に互いに直列的に
   設けられた充電側及び放電側のスイッチング手段と；こ
   の放電側のスイッチング手段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；前記放電側のスイッ
   チング手段及び第１のコンデンサの間に介挿されたイン
   ダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小さく設定
   され、前記充電側のスイッチング手段のオン期間に該充
   電側のスイッチング手段及び前記インダクタと共振回路
   を形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及び第
   ２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力
   回路と；前記第１のコンデンサと前記整流回路の低電位
   側の出力端子との間に設けられた抵抗と；この抵抗に加
   わる電圧を基準値と比較することにより第１のコンデン
   サに流れる電流が所定値を超えたか否かを検出する比較
   器と；前記充電側及び放電側のスイッチング手段を交互
   にオンオフするとともに、前記比較器が電流が所定値を
   超えたことを示した場合、前記充電側のスイッチング手
   段のオンデューティを前記比較器が電流が所定値を超え
   なかったことを示した場合の制御よりも低くする制御回
   路と；を具備したことを特徴とする電源装置。
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回路と；この前記整流回路の出力
   端子間のそれぞれ高電位側と低電位側に互いに直列的に
   設けられた充電側及び放電側のスイッチング手段と；こ
   の放電側のスイッチング手段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；前記放電側のスイッ
   チング手段及び第１のコンデンサの間に介挿されたイン
   ダクタと；前記第１のコンデンサより容量が小さく設定
   され、前記充電側のスイッチング手段のオン期間に該充
   電側のスイッチング手段及び前記インダクタと共振回路
   を形成する第２のコンデンサと；前記インダクタ及び第
   ２のコンデンサの共振に基づいて高周波出力を得る出力
   回路と；一次コイルが前記第１のコンデンサと前記整流
   回路の低電位側の出力端子との間に設けられ、二次コイ
   ルの端子間に抵抗が接続されたカレントトランスと；こ
   のカレントトランスに接続された抵抗に加わる電圧を基
   準値と比較することにより第１のコンデンサに流れる電
   流が所定値を超えたか否かを検出する比較器と；前記充
   電側及び放電側のスイッチング手段を交互にオンオフす
   るとともに、前記比較器が電流が所定値を超えたことを
   示した場合、前記充電側のスイッチング手段のオンデュ
   ーティを前記比較器が電流が所定値を超えなかったこと
   を示した場合の制御よりも低くする制御回路と；を具備
   したことを特徴とする電源装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一記載の電源
   装置の出力回路に放電灯を設けていることを特徴とする
   放電灯点灯装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の放電灯点灯装置と；この
   放電灯点灯装置を収容する照明器具本体とを具備したこ
   とを特徴とする照明装置。