JPH1167478A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】定格消費電力の異なる複数種類の放電灯に対応
可能、ないし電圧の異なる複数種類の交流電源に対応可
能とし、かつ入力電流歪の比較的少ない放電灯点灯装置
を提供する。 【解決手段】使用可能な複数種類の放電灯Ｌａの定格消
費電力の最大値と最小値との間の消費電力のときに交流
電源ＡＣからの入力電流波形が正弦波状となるようにコ
ンデンサＣ5 を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、商用電源のような交流電源に
より電力が供給され、負荷である放電灯を高周波出力で
点灯させるようにした放電灯点灯装置が提供されてい
る。この種の放電灯点灯装置では、直流−交流変換を行
うインバータ回路を用いるのが一般的であって、入力電
流歪の増加を抑制するとともに入力力率を低下させない
ためにインバータ回路の前段に直流−直流変換を行うチ
ョッパ回路を設けたものが多い。

【０００３】また、特開平１−１２０７９７号公報にお
いて開示されているように、インバータ回路とは別にス
イッチング素子を設け、インバータ回路で発生する共振
電流の一部を交流電源側に返す構成のものもある。これ
らの構成では、入力電流歪の増加を抑制するために、イ
ンバータ回路を構成するスイッチング素子とは別にスイ
ッチング素子が必要であるから、部品点数が多くなり回
路構成が複雑になるという問題を有している。

【０００４】そこで、インバータ回路を構成するスイッ
チング素子のほかにスイッチング素子を設けることなく
入力電流歪の増加を抑制することが考えられている。た
とえば、図６に示すものは特開平５−３８１６１号公報
に開示された回路と同様に動作するものであって、交流
電源ＡＣを全波整流する整流器ＤＢの直流出力端と平滑
コンデンサＣ0 との間に、比較的小容量のコンデンサＣ
5 とダイオードＤ5 との並列回路を挿入してあり、平滑
コンデンサＣ0 の両端間に一対のスイッチング素子Ｑ1
，Ｑ2 の直列回路を接続してある。ダイオードＤ5 は
整流器ＤＢから平滑コンデンサＣ0 に充電電流を流す向
きに挿入され、カソードが整流器ＤＢの直流出力端の負
極に接続されている。また、両スイッチング素子Ｑ1 ，
Ｑ2 の接続点にインダクタＬ2 の一端を接続し、インダ
クタＬ2 の他端とダイオードＤ5 のカソードとの間に放
電灯Ｌａとカプリングを行う直流カット用のコンデンサ
Ｃ3との直列回路を接続し、さらに放電灯Ｌａにはコン
デンサＣ2 を並列接続してある。

【０００５】この構成では、両スイッチング素子Ｑ1 ，
Ｑ2 が交互にオンオフするように制御されると、平滑コ
ンデンサＣ0 の両端電圧と整流器ＤＢの出力電圧とコン
デンサＣ5 の両端電圧との関係によって、整流器ＤＢか
ら高周波的にパルス電流を流すことができ、交流電源Ａ
Ｃと整流器ＤＢとの間に高周波阻止用のフィルタを設け
れば、交流電源ＡＣからの入力電流波形をほぼ連続させ
ることができる。つまり、入力電流歪の増加を抑制する
ことができる。

【０００６】この回路構成ではコンデンサＣ5 の充放電
が交流電源ＡＣからの入力電流歪の増加の抑制に大きく
関与するから、この動作についてさらに詳しく説明す
る。定常動作では、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のオン
オフの１周期の間に、図７に示す６個の動作状態があ
る。図７（ａ）はスイッチング素子Ｑ1 がオン、スイッ
チング素子Ｑ2 がオフの状態であり、このとき、平滑コ
ンデンサＣ0 の両端電圧が整流器ＤＢの出力電圧よりも
高く、かつコンデンサＣ5 の両端電圧が平滑コンデンサ
Ｃ0 と整流器ＤＢの出力電圧との間の電圧であると、平
滑コンデンサＣ0 を電源として、矢印で示すように、平
滑コンデンサＣ0 −スイッチング素子Ｑ1 −インダクタ
Ｌ2 −放電灯Ｌａ−コンデンサＣ3 −コンデンサＣ5 −
平滑コンデンサＣ0 の経路で電流が流れ、コンデンサＣ
5 が充電される。

【０００７】コンデンサＣ5 の両端電圧が平滑コンデン
サＣ0 の両端電圧にほぼ等しくなるまで充電されると、
図７（ｂ）に矢印で示すように、整流器ＤＢ−スイッチ
ング素子Ｑ1 −インダクタＬ2 −放電灯Ｌａ−コンデン
サＣ3 −整流器ＤＢの経路で電流が流れる。この状態は
スイッチング素子Ｑ1 がオフになるまで継続する。スイ
ッチング素子Ｑ1 がオフになると、インダクタＬ2 の蓄
積エネルギによる回生電流が流れる。このとき、平滑コ
ンデンサＣ0 の両端電圧とコンデンサＣ5の両端電圧と
は依然としてほぼ等しいから、図７（ｃ）に矢印で示す
ように、整流器ＤＢ−平滑コンデンサＣ0 −スイッチン
グ素子Ｑ2 −インダクタＬ2 −放電灯Ｌａ−コンデンサ
Ｃ3 −整流器ＤＢの経路で回生電流が流れる。スイッチ
ング素子Ｑ2 に流れる電流は、実際にはスイッチング素
子Ｑ2 に並列に設けた回生用のダイオードを通るが、そ
のダイオードは図示していない。この状態で、交流電源
ＡＣからの入力電流が流れる。なお、スイッチング素子
Ｑ1 がオフになるとスイッチング素子Ｑ2 はオンにな
る。

【０００８】インダクタＬ2 による回生電流が流れなく
なると、図７（ｄ）の矢印のように、コンデンサＣ3 を
電源として、コンデンサＣ３−放電灯Ｌａ−インダクタ
Ｌ2−スイッチング素子Ｑ2 −コンデンサＣ5 −コンデ
ンサＣ3 という経路で電流が流れてコンデンサＣ5 が放
電される。コンデンサＣ5 の放電後には、図７（ｅ）の
矢印のように、コンデンサＣ5 の代わりにダイオードＤ
5 を通る経路で電流が流れる。

【０００９】その後、スイッチング素子Ｑ2 がオフにな
ると、図７（ｆ）に矢印で示すように、インダクタＬ2
の蓄積エネルギによる回生電流が、コンデンサＣ3 −放
電灯Ｌａ−インダクタＬ2 −スイッチング素子Ｑ1 −平
滑コンデンサＣ0 −ダイオードＤ5 −コンデンサＣ3 の
経路で流れる。スイッチング素子Ｑ1 に流れる電流は、
実際にはスイッチング素子Ｑ1 に並列に設けた回生用の
ダイオードを通るが、そのダイオードは図示していな
い。なお、スイッチング素子Ｑ2 がオフになるとスイッ
チング素子Ｑ1 がオンになる。

【００１０】インダクタＬ2 による回生電流が流れなく
なると、平滑コンデンサＣ0 を電源として電流を流す図
７（ａ）の状態に戻り、定常状態では上述の動作を繰り
返すことになる。したがって、放電灯Ｌａには交番した
電流が流れ、また、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のオン
オフの１周期毎に交流電源ＡＣから入力電流が流れる期
間が生じるから、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 を高周波
でオンオフさせることにより、入力電流を高周波的に流
すことができるのである。

【００１１】いま、図７（ｆ）の状態をとし、図７
（ａ）〜（ｅ）の状態をそれぞれ〜とする。符号を
このように与えているのは、コンデンサＣ5 の両端電圧
について最小値からの立ち上がりをとし、最小値への
立ち下がりをに対応させるためである。放電灯Ｌａが
比較的重い負荷であれば、コンデンサＣ5 の両端電圧
は、整流器ＤＢの出力電圧に応じて図８ロのように変化
する。つまり、コンデンサＣ5 の両端電圧は、整流器Ｄ
Ｂの出力電圧（図８イ）に高周波を重畳したような形に
なる。したがって、フィルタにより高周波成分を除去す
れば、入力電流波形は図８ロの波形の１周期毎の中心を
通るような形になり、入力電流歪が改善されることにな
る。なお、図８ハは平滑コンデンサＣ0 の両端電圧を示
している。

【００１２】ところで、図８によれば、整流器ＤＢの出
力電圧波形の谷部（ゼロボルト付近）では山部（ピーク
値付近）に比較して、、の時間が長くなり、、
、、の時間が短くなっていることがわかる。、
の状態は、コンデンサＣ5 の両端電圧が平滑コンデン
サＣ0 の両端電圧と整流器ＤＢの出力電圧との間で変化
する期間であって、整流器ＤＢの出力電圧の谷部では平
滑コンデンサＣ0 の両端電圧と整流器ＤＢの出力電圧と
の差が大きくなるからである。ここに、、の状態で
はコンデンサＣ5 の両端電圧はコンデンサＣ0 の両端電
圧によりクランプされるから、平滑コンデンサＣ0 の両
端電圧よりも高くなることはない。その意味で平滑コン
デンサＣ0 の両端電圧よりも高い部分は破線で示してあ
る。

【００１３】しかして、交流電源ＡＣの電圧波形のゼロ
クロス点付近では、図９（ａ）に示すように、入力電流
（イ）が比較的小さくなるとともにコンデンサＣ5 の両
端電圧（ロ）が正弦波状になり、電圧波形のピーク点付
近では、図９（ｂ）に示すように、入力電流（イ）が比
較的大きくなるとともにコンデンサＣ5 の両端電圧
（ロ）の充電期間が短くなる。

【００１４】ここで、放電灯Ｌａが一品種であり、かつ
交流電源ＡＣが一電圧であるときには、整流器ＤＢの出
力電圧波形の山部が正弦波となるように設計すれば、入
力電流に休止期間が生じたり入力電流にジャンプを生じ
たりすることなく、入力電流歪の増加を防止することが
できる。上述の説明から明らかなように、図６に示す構
成では、コンデンサＣ5 の充放電が入力電流波形に大き
く関与しているのであって、コンデンサＣ5 の充電時間
が短ければ整流器ＤＢに流れ込む高周波電流が増加して
入力電流波形が台形状になり、逆にコンデンサＣ5 の充
電時間が長ければ整流器ＤＢに流れ込む高周波電流が少
なくなって入力電流波形に休止期間が生じることにな
る。つまり、入力電流波形として、休止期間やジャンプ
のない正弦波状の波形を得ようとすれば、コンデンサＣ
5 の容量と動作周波数（スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の
スイッチング周波数）とを適正に設定する必要がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６に示し
た回路構成において、定格消費電力の異なる複数種類の
放電灯Ｌａに対応させようとする場合には、インバータ
回路から放電灯Ｌａに供給することのできる電圧、電流
のバランスが崩れることになる。このことにより、放電
灯Ｌａが軽負荷になるときにはコンデンサＣ5 の充電が
十分に行われない場合が生じる。コンデンサＣ5 が十分
に充電されずに上述のような６状態を繰り返すと、図１
０（ｃ）のように入力電流波形に休止期間が生じること
になる。また、放電灯Ｌａが重負荷になるときにはコン
デンサＣ5 が短時間で充電され、入力電流波形が台形状
になって図１０（ａ）のように電流値が飛躍する（以下
ではジャンプという）ことになる。ここに、適正な負荷
であれば図１０（ｂ）のように入力電流は正弦波状にな
る。

【００１６】また、調光点灯時のようにスイッチング素
子Ｑ1 ，Ｑ2 の動作周波数を定格点灯時よりも高く設定
すると、コンデンサＣ5 が十分に充電されなかったり、
コンデンサＣ5 の充電が通常よりも短い時間で行われる
ことになって、供給側と負荷である放電灯Ｌａとのバラ
ンスが崩れてしまう。一方、図６に示した回路構成にお
いて、電圧の異なる複数種類の交流電源ＡＣに対応させ
ようとする場合にも、入力電流波形に休止期間が生じた
りジャンプが生じたりする。つまり、交流電源ＡＣの電
圧が最適値より高いと、電圧波形のゼロクロス点付近で
もコンデンサＣ5 の両端電圧がピークに達する前に図７
（ｂ）の動作状態（図８）に移行し、コンデンサＣ5
の充電時間が短くなって入力電流波形にジャンプが生じ
る。また逆に交流電源ＡＣの電圧が最適値より低いと、
電圧波形のピーク値付近でもコンデンサＣ5 の両端電圧
がクランプされなくなり、コンデンサＣ5 の充電時間が
長くなって入力電流波形に休止期間が生じることにな
る。

【００１７】上述したように、定格消費電力の異なる放
電灯を用いる場合、調光点灯を行なう場合、電圧の異な
る複数種類の交流電源ＡＣに対応させる場合などに入力
電流波形に休止期間が生じたり、入力電流波形にジャン
プが生じたりするという問題が生じる。ところで、調光
点灯時におけるこの種の問題を解決するために、図１１
に示すように、コンデンサＣ5aとスイッチング素子Ｑ3
との直列回路をコンデンサＣ5に並列接続し、調光点灯
時のように定格点灯時よりもスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ
2 の動作周波数を高く設定したときにスイッチング素子
Ｑ3 をオフにすることが考えられている。つまり、定格
点灯時にはスイッチング素子Ｑ3 をオンにしておき、調
光点灯時にはスイッチング素子Ｑ3 をオフにすることで
ダイオードＤ5 と並列接続されている容量成分を小さく
し、これによって放電灯Ｌａの軽負荷時にもダイオード
Ｄ5 と並列接続されている容量成分が十分に充電される
ようにしているのである。この構成によって、調光点灯
時のような軽負荷時でも入力電流波形に休止期間が生じ
るのを防止することができる。

【００１８】しかしながら、この種の構成を採用するに
は、スイッチング素子Ｑ3 として双方向性のスイッチン
グ素子が必要であって、この種のスイッチング素子Ｑ3
は単方向性のスイッチング素子に比較して一般に高価で
あり、しかもスイッチング素子Ｑ3 だけではなく、コン
デンサＣ5aが追加されるとともに、スイッチング素子Ｑ
3 を制御するための制御回路も必要であって、部品点数
が増加してコスト高につながる。

【００１９】交流電源ＡＣの電圧に応じて入力電流波形
に休止期間が生じたり入力電流波形がジャンプが生じた
りする現象については、各電圧に対応するように回路設
計することで対処することが可能ではあるが、交流電源
ＡＣの電圧のみの仕様の相違に対して、それぞれ回路定
数の異なる製品を製造すると、部品品種が増加するとと
もに仕様の異なる製品ごとの製造管理、在庫管理が必要
になり、製造コストや在庫コストの増加につながる。

【００２０】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、入力電流波形に休止期間やジャンプ
を生じさせることなく、定格消費電力の異なる複数種類
の放電灯に対応したり、電圧の異なる複数種類の交流電
源に対応したりすることが可能な放電灯点灯装置を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、交流
電源を整流する整流器と、整流器の直流出力端にダイオ
ードを介して接続された平滑コンデンサと、平滑コンデ
ンサの両端間に接続され交互にオンオフされる一対のス
イッチング素子の直列回路と、一方のスイッチング素子
と放電灯および共振回路を含む負荷回路と直流カット用
のコンデンサとインピーダンス要素とからなるループ回
路とにより構成され、定格消費電力の異なる複数種類の
放電灯を使用可能であって、使用可能な複数種類の放電
灯の定格消費電力の最大値と最小値との間の消費電力の
ときに交流電源からの入力電流波形が正弦波状となるよ
うにインピーダンス要素を設定したものである。この構
成によれば、使用可能な放電灯の定格消費電力の最大値
と最小値との間の消費電力のときに入力電流波形が正弦
波状となるようにインピーダンス要素を設定しているか
ら、使用可能な放電灯のうちで定格消費電力が最大のも
のを用いた場合と最小のものを用いた場合とのどちらで
も入力電流歪の増加の程度が比較的少なく、構成上はと
くに変更することなく回路定数の設定のみで全体として
入力電流歪を低減することができるという利点がある。

【００２２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、使用可能な複数種類の放電灯の定格消費電力の最大
値と最小値との中間の値付近で交流電源からの入力電流
波形が正弦波状となるようにインピーダンス要素を設定
したものである。この構成によれば、使用可能な放電灯
のうちの定格消費電力が最大のものと最小のものとのど
ちらに対しても、入力電流歪の増加の程度がほぼ等しく
なり、全体として入力電流歪の大幅な増加を抑制するこ
とができる。

【００２３】請求項３の発明は、交流電源を整流する整
流器と、整流器の直流出力端にダイオードを介して接続
された平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端間に接
続され交互にオンオフされる一対のスイッチング素子の
直列回路と、一方のスイッチング素子と放電灯および共
振回路を含む負荷回路と直流カット用のコンデンサとイ
ンピーダンス要素とからなるループ回路とにより構成さ
れ、電圧の異なる複数種類の交流電源で使用可能であっ
て、使用可能な複数種類の交流電源の電圧の最大値と最
小値との間の電圧のときに交流電源からの入力電流波形
が正弦波状となるようにインピーダンス要素を設定した
ものである。この構成によれば、使用可能な交流電源の
電圧の最大値と最小値との間の電圧のときに入力電流波
形が正弦波状となるようにインピーダンス要素を設定し
ているから、使用可能な交流電源のうちで電圧が最大の
ものを用いた場合と最小のものを用いた場合とのどちら
でも入力電流歪の増加の程度が比較的少なく、構成上は
とくに変更することなく回路定数の設定のみで全体とし
て入力電流歪を低減することができるという利点があ
る。

【００２４】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、使用可能な複数種類の交流電源の電圧の最大値と最
小値との中間の値付近で交流電源からの入力電流波形が
正弦波状となるようにインピーダンス要素を設定したも
のである。この構成によれば、使用可能な交流電源のう
ちで電圧が最大のものと最小のものとのどちらに対して
も、入力電流歪の増加の程度がほぼ等しくなり、全体と
して入力電流歪の大幅な増加を抑制することができる。

【００２５】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、インピーダンス要素をコンデンサと
したものである。この構成は望ましい実施態様である。
請求項６の発明は、交流電源を整流する整流器と、整流
器の直流出力端にダイオードを介して接続された平滑コ
ンデンサと、平滑コンデンサの両端間に接続され交互に
オンオフされる一対のスイッチング素子の直列回路と、
一方のスイッチング素子と放電灯および共振回路を含む
負荷回路と直流カット用のコンデンサとインピーダンス
要素とからなるループ回路と、整流器への入力電圧が可
変である変圧回路とにより構成され、定格消費電力の異
なる複数種類の放電灯を使用可能であって、定格消費電
力が大きい放電灯ほど変圧回路の出力電圧を高く設定し
たものである。この構成によれば、使用可能な放電灯の
定格消費電力に合わせて整流器への入力電圧を変圧回路
によって調節するから、放電灯の定格消費電力の変化に
よる入力電流歪の増加を変圧回路により相殺することが
できる。

【００２６】請求項７の発明は、請求項６の発明におい
て、放電灯の消費電力を検出する負荷検出回路を付加
し、負荷検出回路で検出された放電灯の消費電力が大き
いほど変圧回路の出力電圧を高く設定するものである。
この構成では、放電灯の消費電力に応じて変圧回路の出
力電圧が自動的に調節される。

【００２７】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本実施形態は、定格消費電力の異なる複
数種類の放電灯に対応させるものである。以下では、定
格消費電力の大きい放電灯を重負荷放電灯、定格消費電
力の小さい放電灯を軽負荷放電灯と呼ぶことにする。ま
た、使用する放電灯のうち定格消費電力のもっとも大き
い放電灯を最重負荷放電灯、使用する放電灯のうちもっ
とも定格消費電力のもっとも小さい放電灯を最軽負荷放
電灯と呼ぶ。

【００２８】しかして、本実施形態では、図６に示した
回路構成において、最重負荷放電灯の使用時には入力電
流波形にジャンプが生じ、最軽負荷放電灯の使用時には
入力電流波形に休止期間が生じるような回路定数（コン
デンサＣ5 ）を設定する。すなわち、入力電流波形にお
いてジャンプと休止期間とが移行する臨界点を、最重負
荷放電灯の使用時と最軽負荷放電灯の使用時との間にな
るように設定してある。

【００２９】具体的には、図１に示す回路を構成を採用
しており、交流電源ＡＣに高周波阻止用のフィルタＦを
介してダイオードブリッジよりなる整流器ＤＢを接続
し、整流器ＤＢの直流出力端間に一対のダイオードＤ
３，Ｄ4 を介して平滑コンデンサＣ0 を接続してある。
さらに、平滑コンデンサＣ0 の両端間にはＭＯＳＦＥＴ
よりなる一対のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の直列回路
が接続され、一方のスイッチング素子Ｑ2 には、直流カ
ット用のコンデンサＣ3 と共振用のインダクタＬ2と共
振用のコンデンサＣ2 と帰還用のコンデンサＣ5 との直
列回路が並列接続されている。放電灯Ｌａは、コンデン
サＣ2 の両端間に１次巻線を接続したトランスＴ1 の２
次側に接続されている。トランスＴ1 は予熱巻線を備
え、予熱巻線にはコンデンサＣ61，Ｃ62を介して放電灯
Ｌａのフィラメントが接続される。トランスＴ1 の２次
巻線から放電灯Ｌａのフィラメントへの経路には直流カ
ット用のコンデンサＣ8 が挿入される。

【００３０】スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 は、制御用集
積回路（ＳＧＳトムソン製 Ｌ６５６６を用いている）
ＩＣ1 からの制御信号により交互にオンオフされる。制
御用集積回路ＩＣ1 は制御用電源Ｅにより駆動される。
また、整流器ＤＢの出力電圧に基づいて交流電源ＡＣの
電圧波形のゼロクロス点を検出する検出回路が設けら
れ、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のオンオフのタイミン
グがゼロクロス点を基準に定められている。

【００３１】図１に示す回路構成は図６に示した回路構
成を変形しているが基本的な動作は同様であって、重負
荷では高周波で充放電されるコンデンサＣ5 の充電に要
する時間が短くなって入力電流波形にジャンプが生じ、
逆に軽負荷ではコンデンサＣ5 の充電に要する時間が長
くなって入力電流に休止期間が生じることになる。つま
り、軽負荷でも重負荷でも入力電流歪が増加するのであ
る。

【００３２】本実施形態では、放電灯Ｌａとして３種類
（ＦＬＲ４０Ｓ、ＦＬＲ４０Ｓ／３６、ＦＬＲ３２Ｓ）
のものを用いるものとする。この場合、ＦＬＲ４０Ｓが
負荷として最重負荷であり、ＦＬＲ３２Ｓが最軽負荷で
あるから、ＦＬＲ４０Ｓ／３６を用いたときに、図２
（ｂ）のように入力電流波形に休止期間やジャンプがほ
とんど生じないようにコンデンサＣ5 を設定する。この
ような設定では、ＦＬＲ３２Ｓを用いたときに図２
（ｃ）のように休止期間が生じ、ＦＬＲ４０Ｓを用いた
ときに図２（ａ）のように多少のジャンプが生じること
になるが、その程度は比較的少なくなる。このような条
件設定によって、どの放電灯Ｌａを用いる場合にも入力
電流歪を１０％以下に抑えることができた。

【００３３】仮に、最重負荷で休止期間やジャンプが生
じないようにコンデンサＣ5 を設定したとすると、イン
バータ回路から負荷（放電灯Ｌａ）への供給電力が過剰
になってコンデンサＣ5 の充放電時間が短くなり、最軽
量負荷を用いたときに入力電流波形の休止期間が長くな
って入力電流歪が大きくなる。また、最軽負荷で休止期
間やジャンプが生じないようにコンデンサＣ5 を設定し
たとすると、最重負荷を用いたときに入力電流波形のジ
ャンプが大きくなって入力電流歪が大きくなる。このよ
うに、使用する複数種類の放電灯Ｌａのうち最重負荷と
最軽負荷とのいずれかに近い負荷で入力電流歪が最小に
なるようにコンデンサＣ5 を設定したとすると、他の負
荷では入力電流歪が大きくなるから、最重負荷と最軽負
荷との間（実際には中間付近）の負荷で入力電流歪が最
小になるようにコンデンサＣ5 を設定するのが望まし
い。なお、放電灯Ｌａについては上述の組み合わせに限
定されるものではなく、品種数も複数であればよい。い
ずれにしても、入力電流波形にジャンプが生じる状態と
休止期間が生じる状態との臨界点を、最重負荷と最軽負
荷とを用いる場合の中間点付近に設定することで、入力
電流歪の増加を抑制することができるのである。

【００３４】（実施形態２）本実施形態は、図３に示す
ように、図６に示した従来構成の回路構成を具体化した
ものであり、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 を駆動する制
御用集積回路ＩＣには、ＩＲ社のＩＲ２１５５を用いて
いる。また、制御用集積回路ＩＣを駆動する制御用電源
は整流器ＤＢの直流出力を抵抗Ｒ1 およびツェナーダイ
オードＺＤ1で定電圧化し、平滑コンデンサＣ1 で平滑
することにより得ている。他の構成については図６に示
した従来構成と同様であって、コンデンサＣ5 は実施形
態１と同様に選定してある。また、本実施形態では実施
形態１におけるダイオードＤ3，Ｄ4 に代えてダイオー
ドＤ6 を設けてある。

【００３５】実施形態１、２では、定格消費電力の異な
る複数の放電灯Ｌａに対応可能な放電灯点灯装置におい
て簡単な構成ながらも入力電流歪の増加を抑制すること
を提案したが、電圧の異なる複数の交流電源ＡＣに対応
可能な放電灯点灯装置において入力電流歪の増加を抑制
する場合も同様にすればよい。すなわち、対象とする交
流電源ＡＣの電圧が２００Ｖと２４０Ｖとであるとすれ
ば、２４０ＶのときにはコンデンサＣ5 が急速に充電さ
れるから入力電流波形にジャンプが生じやすくなる。こ
こで、交流電源ＡＣの電圧が２４０Ｖのときに入力電流
波形が正弦波になるようにコンデンサＣ5 を選定したと
すると、電圧が２００ＶのときにはコンデンサＣ5 の充
電が不十分で休止期間が長くなる。つまり、２００Ｖの
ときに入力電流歪がかなり多くなる。

【００３６】そこで、使用する電圧範囲の最小値と最大
値との中間に近い電圧で入力電流波形が正弦波状になる
ようにコンデンサＣ5 を設定するのである。交流電源Ａ
Ｃの電圧が２００Ｖと２４０Ｖとであれば、たとえば２
２０Ｖのときに入力電流波形が正弦波状になるようにコ
ンデンサＣ5 を設定する。このような設定では、２４０
Ｖの際には入力電流波形にジャンプが生じ、２００Ｖの
際には入力電流波形に休止期間が生じるが、その程度は
比較的少なく、全体としては入力電流歪の増加が抑制さ
れることになる。なお、使用する交流電源ＡＣの電圧値
は上述した値に限定されるものではなく、３種類以上の
電圧値であっても同様に設定すればよい。すなわち、使
用する電圧値のうちの最大値と最小値との中間付近の値
で入力電流波形が正弦波状になるようにコンデンサＣ5
を設定すれば、すべての電圧で入力電流歪の増加を比較
的少なくすることができる。

【００３７】（実施形態３）上述した実施形態では、入
力電流歪の増加を抑制するために、コンデンサＣ5を最
適値に設定することを提案したが、本実施形態では、放
電灯Ｌａの定格消費電力が変化したときに、その変化が
入力電流歪に与える影響を打ち消す方向に整流器ＤＢへ
の入力電圧を変化させることによって入力電流歪の増加
を抑制する構成を示す。すなわち、図６の回路構成で
は、定格点灯時には、重負荷では入力電流波形にジャン
プが生じ、軽負荷では入力電流波形に休止期間が生じ
る。一方、交流電源ＡＣの電圧が高くなると休止期間が
生じ、低くなるとジャンプが生じる。そこで、図４に示
すように、交流電源ＡＣの電圧を変圧してから整流器Ｄ
Ｂに与えることができるように、交流電源ＡＣの電圧を
昇圧ないし降圧する変圧回路１１を設けるとともに、負
荷検出回路１２により負荷の大小を検出して変圧回路１
１の出力電圧を変化させるようにしてある。図４におい
て直流電源１３として示しているのは、図６において整
流器ＤＢおよび平滑コンデンサＣ0 を主構成とする部分
であり、インバータ回路１４として示しているのは、ス
イッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 を主構成として平滑コンデン
サＣ0 の両端電圧を高周波交流電圧に変換する部分であ
る。

【００３８】しかして、負荷検出回路１２により重負荷
が検出されると変圧回路１１により整流器ＤＢへの入力
電圧を通常の負荷を用いているときよりも昇圧し、負荷
検出回路１２により軽負荷が検出されると変圧回路１１
の出力電圧を通常の負荷を用いているときよりも降圧す
るのである。たとえば、放電灯Ｌａとしてラピッド管で
あるＦＬＲ４０ＳとＦＬＲ４０Ｓ／３６とを用いるもの
として、ＦＬＲ４０Ｓを用いるときには変圧回路１１の
出力電圧を２２０Ｖ、ＦＬＲ４０Ｓ／３６を用いるとき
には変圧回路１１の出力電圧を２００Ｖに設定するので
ある。

【００３９】図４に示した構成を具体回路で示すと、た
とえば図５のように構成することができる。図５に示す
回路は、図３に示した回路に変圧回路１１および負荷検
出回路１２を付加した構成になっている。放電灯Ｌａに
はトランス（絶縁トランス）Ｔ1 を介して給電し、負荷
検出回路１２ではトランスＴ1 に設けた検出用巻線の出
力に基づいて負荷の大小を判断している。

【００４０】すなわち、負荷検出回路１２は、トランス
Ｔ1 の検出用巻線の出力をダイオードＤ3 により整流
し、ダイオードＤ7 の出力を抵抗Ｒ7 およびコンデンサ
Ｃ7 により平滑し、さらにコンデンサＣ7 の両端電圧を
コンパレータＣＰ1 により基準電圧Ｖref と比較してい
る。コンデンサＣ7 の両端電圧は負荷が大きいほど上昇
する。放電灯ＬａとしてＦＬＲ４０ＳとＦＬＲ４０Ｓ／
３６とに対応するものとした場合には、基準電圧Ｖref
はＦＬＲ４０ＳのときにコンパレータＣＰ1 の出力がＨ
レベルになり、ＦＬＲ４０Ｓ／３６のときにコンパレー
タＣＰ1 の出力がＬレベルになるように設定する。

【００４１】一方、変圧回路１１は、２次巻線にタップ
を備えた昇圧トランスＴ2 と、負荷検出回路１２の出力
に応じてタップを切り換えるスイッチ要素ＳＷとにより
構成されている。スイッチ要素ＳＷには電磁リレーを用
いる。昇圧トランスＴ2 のタップは２００Ｖに対応する
ものと２２０Ｖに対応するものとが設けられており、ス
イッチ要素ＳＷは負荷検出回路１２の出力がＨレベルで
あると２２０Ｖのタップを選択し、Ｌレベルであると２
００Ｖのタップを選択する。

【００４２】要するに、放電灯ＬａがＦＬＲ４０Ｓであ
ると２２０Ｖのタップが選択され、ＦＬＲ４０Ｓ／３６
であると２００Ｖのタップが選択されることになる。こ
のような動作により、定格消費電力の異なる複数種類の
放電灯Ｌａに対して入力電流波形をほぼ正弦波状に保つ
ことができ、入力電流歪の増加を抑制することができ
る。

【００４３】なお、本実施形態では変圧回路１１として
２次巻線にタップを有した昇圧トランスＴ2 を用いてい
るが、整流器ＤＢの後段側にチョッパ回路（ＤＣ−ＤＣ
コンバータ）を設け、チョッパ回路を制御することによ
って平滑コンデンサＣ0 の両端電圧を制御してもよい。
チョッパ回路としてはどのようなものを用いてもよい
が、極性逆転型（Buck-Boost）のものを用いると、広範
囲に電圧を変化させることが可能になる。また、変圧回
路１１の出力電圧を切り換えたり、チョッパ回路の出力
電圧を切り換えたりするために必ずしも負荷検出回路１
２を設けなくてもよく、手操作で切り換えるようにして
もよい。負荷の大きさを検出するには放電灯Ｌａのラン
プ電圧ではなくランプ電流を検出してもよく、あるいは
またインバータ回路１４に流れる共振電流を検出しても
よい。さらに、放電灯Ｌａとして２種類のみを対象とす
る例を示した、負荷の大小をさらに多数段階（たとえ
ば、ウインドウコンパレータを用いる）で判断して変圧
回路１１の出力電圧を多段階に切り換えることができる
よにしておけば、さらに多種類の放電灯Ｌａに対応する
ことが可能になる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明は、交流電源を整流する
整流器と、整流器の直流出力端にダイオードを介して接
続された平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端間に
接続され交互にオンオフされる一対のスイッチング素子
の直列回路と、一方のスイッチング素子と放電灯および
共振回路を含む負荷回路と直流カット用のコンデンサと
インピーダンス要素とからなるループ回路とにより構成
され、定格消費電力の異なる複数種類の放電灯を使用可
能であって、使用可能な複数種類の放電灯の定格消費電
力の最大値と最小値との間の消費電力のときに交流電源
からの入力電流波形が正弦波状となるようにインピーダ
ンス要素を設定したものであり、使用可能な放電灯の定
格消費電力の最大値と最小値との間の消費電力のときに
入力電流波形が正弦波状となるようにインピーダンス要
素を設定しているから、使用可能な放電灯のうちで定格
消費電力が最大のものを用いた場合と最小のものを用い
た場合とのどちらでも入力電流歪の増加の程度が比較的
少なく、構成上はとくに変更することなく回路定数の設
定のみで全体として入力電流歪を低減することができる
という利点がある。

【００４５】請求項２の発明のように、使用可能な複数
種類の放電灯の定格消費電力の最大値と最小値との中間
の値付近で交流電源からの入力電流波形が正弦波状とな
るようにインピーダンス要素を設定したものでは、使用
可能な放電灯のうちの定格消費電力が最大のものと最小
のものとのどちらに対しても、入力電流歪の増加の程度
がほぼ等しくなり、全体として入力電流歪の大幅な増加
を抑制することができるという利点がある。

【００４６】請求項３の発明は、交流電源を整流する整
流器と、整流器の直流出力端にダイオードを介して接続
された平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端間に接
続され交互にオンオフされる一対のスイッチング素子の
直列回路と、一方のスイッチング素子と放電灯および共
振回路を含む負荷回路と直流カット用のコンデンサとイ
ンピーダンス要素とからなるループ回路とにより構成さ
れ、電圧の異なる複数種類の交流電源で使用可能であっ
て、使用可能な複数種類の交流電源の電圧の最大値と最
小値との間の電圧のときに交流電源からの入力電流波形
が正弦波状となるようにインピーダンス要素を設定した
ものであり、使用可能な交流電源の電圧の最大値と最小
値との間の電圧のときに入力電流波形が正弦波状となる
ようにインピーダンス要素を設定しているから、使用可
能な交流電源のうちで電圧が最大のものを用いた場合と
最小のものを用いた場合とのどちらでも入力電流歪の増
加の程度が比較的少なく、構成上はとくに変更すること
なく回路定数の設定のみで全体として入力電流歪を低減
することができるという利点がある。

【００４７】請求項４の発明のように、使用可能な複数
種類の交流電源の電圧の最大値と最小値との中間の値付
近で交流電源からの入力電流波形が正弦波状となるよう
にインピーダンス要素を設定したものである。この構成
によれば、使用可能な交流電源のうちで電圧が最大のも
のと最小のものとのどちらに対しても、入力電流歪の増
加の程度がほぼ等しくなり、全体として入力電流歪の大
幅な増加を抑制することができるという利点がある。

【００４８】請求項６の発明は、交流電源を整流する整
流器と、整流器の直流出力端にダイオードを介して接続
された平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端間に接
続され交互にオンオフされる一対のスイッチング素子の
直列回路と、一方のスイッチング素子と放電灯および共
振回路を含む負荷回路と直流カット用のコンデンサとイ
ンピーダンス要素とからなるループ回路と、整流器への
入力電圧が可変である変圧回路とにより構成され、定格
消費電力の異なる複数種類の放電灯を使用可能であっ
て、定格消費電力が大きい放電灯ほど変圧回路の出力電
圧を高く設定したものであり、使用可能な放電灯の定格
消費電力に合わせて整流器への入力電圧を変圧回路によ
って調節するから、放電灯の定格消費電力の変化による
入力電流歪の増加を変圧回路により相殺することができ
るという利点がある。

【００４９】請求項７の発明のように、放電灯の消費電
力を検出する負荷検出回路を付加し、負荷検出回路で検
出された放電灯の消費電力が大きいほど変圧回路の出力
電圧を高く設定するものでは、放電灯の消費電力に応じ
て変圧回路の出力電圧が自動的に調節されるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す回路図である。

【図２】同上の動作説明図である。

【図３】実施形態２を示す回路図である。

【図４】実施形態３を示すブロック図である。

【図５】同上の回路図である。

【図６】従来例を示す回路図である。

【図７】同上の動作説明図である。

【図８】同上の動作説明図である。

【図９】同上の動作説明図である。

【図１０】同上の動作説明図である。

【図１１】他の従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

１１ 変圧回路 １２ 負荷検出回路 ＡＣ 交流電源 Ｃ0 平滑コンデンサ Ｃ2 コンデンサ Ｃ3 コンデンサ Ｃ5 コンデンサ Ｄ3 ，Ｄ4 ダイオード ＤＢ 整流器 Ｌ2 インダクタ Ｌａ 放電灯 Ｑ1 ，Ｑ2 スイッチング素子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電源を整流する整流器と、整流器の
   直流出力端にダイオードを介して接続された平滑コンデ
   ンサと、平滑コンデンサの両端間に接続され交互にオン
   オフされる一対のスイッチング素子の直列回路と、一方
   のスイッチング素子と放電灯および共振回路を含む負荷
   回路と直流カット用のコンデンサとインピーダンス要素
   とからなるループ回路とにより構成され、定格消費電力
   の異なる複数種類の放電灯を使用可能であって、使用可
   能な複数種類の放電灯の定格消費電力の最大値と最小値
   との間の消費電力のときに交流電源からの入力電流波形
   が正弦波状となるようにインピーダンス要素を設定した
   ことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 使用可能な複数種類の放電灯の定格消費
   電力の最大値と最小値との中間の値付近で交流電源から
   の入力電流波形が正弦波状となるようにインピーダンス
   要素を設定した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】 交流電源を整流する整流器と、整流器の
   直流出力端にダイオードを介して接続された平滑コンデ
   ンサと、平滑コンデンサの両端間に接続され交互にオン
   オフされる一対のスイッチング素子の直列回路と、一方
   のスイッチング素子と放電灯および共振回路を含む負荷
   回路と直流カット用のコンデンサとインピーダンス要素
   とからなるループ回路とにより構成され、電圧の異なる
   複数種類の交流電源で使用可能であって、使用可能な複
   数種類の交流電源の電圧の最大値と最小値との間の電圧
   のときに交流電源からの入力電流波形が正弦波状となる
   ようにインピーダンス要素を設定したことを特徴とする
   放電灯点灯装置。
4. 【請求項４】 使用可能な複数種類の交流電源の電圧の
   最大値と最小値との中間の値付近で交流電源からの入力
   電流波形が正弦波状となるようにインピーダンス要素を
   設定したことを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装
   置。
5. 【請求項５】 インピーダンス要素はコンデンサである
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の放電灯
   点灯装置。
6. 【請求項６】 交流電源を整流する整流器と、整流器の
   直流出力端にダイオードを介して接続された平滑コンデ
   ンサと、平滑コンデンサの両端間に接続され交互にオン
   オフされる一対のスイッチング素子の直列回路と、一方
   のスイッチング素子と放電灯および共振回路を含む負荷
   回路と直流カット用のコンデンサとインピーダンス要素
   とからなるループ回路と、整流器への入力電圧が可変で
   ある変圧回路とにより構成され、定格消費電力の異なる
   複数種類の放電灯を使用可能であって、定格消費電力が
   大きい放電灯ほど変圧回路の出力電圧を高く設定するこ
   とを特徴とする放電灯点灯装置。
7. 【請求項７】 放電灯の消費電力を検出する負荷検出回
   路を付加し、負荷検出回路で検出された放電灯の消費電
   力が大きいほど変圧回路の出力電圧を高く設定すること
   を特徴とする請求項６記載の放電灯点灯装置。