JP2003197393A

JP2003197393A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2003197393A
Application number: JP2001390767A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ido; 滋井戸; Minoru Yamamoto; 実山本; Yoshinobu Murakami; 善宣村上; Naoki Onishi; 尚樹大西
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】調光比が略１０％以下、特に、略３％以下の
調光状態において、放電灯を安定点灯させることのでき
る放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電源回路、電圧変換回路、平滑回
路、インバータ回路、負荷回路、スイッチング素子のス
イッチング周波数を変化させ出力電圧Ｖｄｃが変化する
ことにより放電灯を調光する調光手段１、電圧変換回路
の出力電圧Ｖｄｃに含まれる所定の周波数の電圧を遮断
する周波数遮断手段２及び周波数遮断手段２を通過した
該電圧を調光手段１に帰還し所望の調光比を維持させる
帰還手段３、を備えた放電灯点灯装置において、出力電
圧Ｖｄｃに含まれており深調光時に発生する商用電源の
周期よりも低い周波数の電圧を遮断する周波数遮断手段
２ａ、２ｂを設けた構成としている。

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
関するものであり、さらに詳しくは、放電灯の調光が可
能な放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、演出・省エネルギーなどを目的と
して、様々な場面で調光用の放電灯点灯装置が使用され
るようになってきた。この種の調光用の放電灯点灯装置
としては、たとえば、図１４に示すものが挙げられる。
このものは、商用の交流電源ＡＣと；入力フィルタ回路
を構成するコンデンサＣ１、フィルタＬＦ１及びコンデ
ンサＣ２と；交流電源ＡＣからの交流電圧を整流する整
流回路ＤＢと；昇降圧チョッパ回路を構成するスイッチ
ング素子Ｑ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２及びインダ
クタＬ１と；昇降圧チョッパ回路の出力電圧を平滑する
コンデンサＣ３と；インバータ回路を構成するスイッチ
ング素子Ｑ３及びＱ４と；直流遮断コンデンサＣ４と；
負荷回路を構成する共振用インダクタＬ２、共振用コン
デンサＣ６及び放電灯ＬＡと；スイッチング素子Ｑ１及
びＱ２を制御し放電灯ＬＡを調光する調光手段１と；電
圧変換回路の出力電圧に含まれる所定の周波数を遮断す
る周波数遮断手段２と；周波数遮断手段２を通過した該
電圧を調光手段１に帰還する帰還手段３と；調光手段１
に調光信号を送る調光器４と；スイッチング素子Ｑ３及
びＱ４を駆動する駆動手段５と；を備えている。また、
昇降圧チョッパ回路の出力電圧はＶｄｃである。

【０００３】この放電灯点灯装置は、調光手段１により
スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の周波数を制御し、昇降
圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃを変化させることによ
り放電灯ＬＡを調光するものである。ここで、放電灯Ｌ
Ａを調光していき調光比が数１０％程度の場合におい
て、出力電圧Ｖｄｃに何らかのノイズ（高周波電圧）が
重畳されたときに、該ノイズを除去するためにローパス
フィルタである周波数遮断手段２を設けており、この周
波数遮断手段２でもって高周波ノイズを除去している。
周波数遮断手段２の遮断周波数は１００Ｈｚ以上程度に
設定しておく場合が多く、このため出力電圧Ｖｄｃは安
定しており、放電灯ＬＡのチラツキや放電灯点灯装置の
誤動作は起こらない。そして、周波数遮断手段２を通過
した電圧と、調光器によって制御される該調光比での基
準電圧と、を比較補正しながら、常に所望の調光比で放
電灯ＬＡが点灯維持されている。

【０００４】このような放電灯点灯装置において、放電
灯ＬＡの調光を深くしていくと出力電圧Ｖｄｃに商用の
交流電源よりも低い周波数の振動電圧が重畳され、調光
比が所望の値から外れてくる場合がある。深調光状態に
おいて放電灯ＬＡの点灯状態は、消費電力が少ない、い
わゆる軽負荷状態となっている。このため、出力電圧Ｖ
ｄｃの増減が放電灯の状態に影響されやすくなってお
り、出力電圧Ｖｄｃに上記のような周波数の振動電圧が
重畳されやすくなるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】調光比を略１０％、特
に、略３％以下といった深調光状態にすると、低周波の
振動電圧が顕著に発生してくるが、この振動電圧は商用
の交流電源の周波数よりも低周波のため、遮断周波数を
１００Ｈｚ以上に設定している周波数遮断手段２では除
去できないことになる。このため、深調光状態では、放
電灯ＬＡに移動縞やちらつきが生じ、また、放電灯ＬＡ
が立ち消えしてしまう場合がある。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなしたもの
であり、その目的とするところは、深調光状態におい
て、出力電圧Ｖｄｃを安定させ放電灯ＬＡを安定調光さ
せることのできる放電灯点灯装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【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、直流電源回路と；少なくとも１のスイッチン
グ素子を有し、直流電源回路からの電圧を他の電圧に変
換し出力する電圧変換回路と；電圧変換回路からの出力
電圧を平滑し出力する平滑回路と；少なくとも１のスイ
ッチング素子を有し、平滑回路からの平滑された電圧を
高周波の電圧に変換し出力するインバータ回路と；放電
灯及びＬＣ共振回路を含み、インバータ回路からの高周
波の電圧により共振動作をする負荷回路と；スイッチン
グ素子のスイッチング周波数を変化させ出力電圧が変化
することにより放電灯を調光する調光手段と；電圧変換
回路の出力電圧に含まれる所定の周波数の電圧を遮断す
る周波数遮断手段と；周波数遮断手段を通過した該電圧
を調光手段に帰還し所望の調光比を維持させる帰還手段
と；を備えた放電灯点灯装置において、出力電圧に含ま
れる深調光時に発生する商用の交流電源の周期よりも低
い周波数の電圧を遮断する周波数遮断手段を設けたこと
を特徴とするものである。

【０００８】このような放電灯点灯装置においては、放
電灯の深調光時において、電圧変換回路の出力電圧に商
用の交流電源の周期よりも低い周波数の振動電圧が重畳
されたときでも、この振動電圧を周波数遮断手段で除去
し、帰還手段に振動電圧が入力されることによる放電灯
点灯装置の誤動作と放電灯の立ち消え及びちらつき等を
防止し、所望の調光比を維持し、放電灯を安定調光させ
る。

【０００９】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、深調光時は、調光比
略３％〜１０％であることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３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、深調光時は、調光比
略３％以下であることを特徴とするものである。

【００１１】請求項４記載の放電灯点灯装置は、請求項
２又は３記載の放電灯点灯装置において、電圧変換回路
は、チョッパ回路であることを特徴とするものである。

【００１２】請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項
４記載の放電灯点灯装置において、帰還手段は、周波数
遮断手段の出力と所定の基準電圧とを比較し調光手段を
制御する誤差増幅器であることを特徴とするものであ
る。

【００１３】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、周波数遮断手段は、
遮断周波数のそれぞれ異なる複数のローパスフィルタで
あることを特徴とするものである。

【００１４】容量の大きいコンデンサは、実質的に出力
電圧に含まれる商用の交流電源の周期よりも低い周波数
成分の電圧を除去するローパスフィルタの役割をし、請
求項１〜５記載の放電灯点灯装置と同様に、帰還手段に
振動電圧が入力されることによる放電灯点灯装置の誤動
作と放電灯の立ち消え及びちらつき等を防止し、所望の
調光比を維持し、放電灯を安定調光させる。

【００１５】請求項７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、平滑回路を構成する
コンデンサの容量を大きくし、電圧変換回路の出力電圧
に含まれる商用の交流電源の周期よりも低い周波数成分
の電圧を実質的に除去することを特徴とするものであ
る。

【００１６】インダクタンスの大きいインダクタは、実
質的に出力電圧に含まれる商用の交流電源の周期よりも
低い周波数成分の電圧を除去するローパスフィルタの役
割をし、請求項１〜５記載の放電灯点灯装置と同様に、
帰還手段に振動電圧が入力されることによる放電灯点灯
装置の誤動作と放電灯の立ち消え及びちらつき等を防止
し、所望の調光比を維持し、放電灯を安定調光させる。

【００１７】請求項８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、チョッパ回路を構成
するインダクタのインダクタンスを大きくし、電圧変換
回路の出力電圧に含まれる商用の交流電源の周期よりも
低い周波数成分の電圧を実質的に除去することを特徴と
するものである。

【００１８】チョッパ回路と並列にインピーダンス要素
を接続すると、実質的に出力電圧に含まれる商用の交流
電源の周期よりも低い周波数成分の電圧を除去するロー
パスフィルタの役割をし、請求項１〜５記載の放電灯点
灯装置と同様に、帰還手段に振動電圧が入力されること
による放電灯点灯装置の誤動作と放電灯の立ち消え及び
ちらつき等を防止し、所望の調光比を維持し、放電灯を
安定調光させる。

【００１９】請求項９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、チョッパ回路と並列
にインピーダンス要素を接続し、電圧変換回路の出力電
圧に含まれる商用の交流電源の周期よりも低い周波数成
分の電圧を実質的に除去することを特徴とするものであ
る。

【００２０】スイッチング素子の周波数を低くしても、
請求項１〜５記載の放電灯点灯装置と同様に、出力電圧
に含まれる商用の交流電源の周期よりも低い周波数成分
の電圧を除去し、帰還手段に振動電圧が入力されること
による放電灯点灯装置の誤動作と放電灯の立ち消え及び
ちらつき等を防止し、所望の調光比を維持し、放電灯を
安定調光させる。

【００２１】請求項１０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、チョッパ回路を構
成するスイッチング素子の周波数を低くすることによ
り、電圧変換回路の出力電圧に含まれる商用の交流電源
の周期よりも低い周波数成分の電圧を実質的に除去する
ことを特徴とするものである。

【００２２】請求項１１記載の放電灯点灯装置は、請求
項４記載の放電灯点灯装置において、チョッパ回路はス
イッチング素子を有する昇圧型で、マイナス側がグラン
ドに接続されている直流電源と；アノード側が直流電源
のプラス側に接続されているダイオードと；一端がダイ
オードのカソード側と接続されているコンデンサと；一
端がコンデンサの他端と接続されているスイッチング素
子のソース抵抗と；該ソース抵抗の他端がグランドに接
続されていることを特徴とするものである。

【００２３】上記の接続を行うと、ソース抵抗に電流が
流れた場合において、コンデンサを介したダイオードの
カソード側の電位が上昇したときでも、ダイオードがあ
るためにコンデンサから直流電源への電流の逆流を防
ぐ。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１及び図２を参照して説明する。

【００２５】図１に示す放電灯点灯装置は、直流電源回
路（交流電源ＡＣ、コンデンサＣ１、フィルタＬＦ１及
びコンデンサＣ２及び整流回路ＤＢ）と；電圧変換回路
（スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２
及びインダクタＬ１）と；平滑回路（コンデンサＣ３）
と；インバータ回路（スイッチング素子Ｑ３及びＱ４）
と；負荷回路（共振用インダクタＬ２、共振用コンデン
サＣ６及び放電灯ＬＡと）と；直流遮断コンデンサＣ４
と；電圧変換回路の出力電圧Ｖｄｃを変化させることに
より、放電灯ＬＡを調光する調光手段１と；電圧変換回
路の出力電圧Ｖｄｃに含まれる所定の周波数を遮断する
周波数遮断手段２ａ及び２ｂと；周波数遮断手段２ａ及
び２ｂを通過した該電圧を調光手段１に帰還する帰還手
段３と；調光手段１に調光信号を送信する調光器４と；
スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を駆動する駆動手段５
と；調光器４に調光信号を監視する比較手段６と；比較
手段６の信号を受けて周波数遮断手段２ａ及び２ｂを切
り替えるスイッチＳ１と；を備えている。

【００２６】以下、各部の構成を詳述する。

【００２７】交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、
電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖで
ある。

【００２８】入力フィルタ回路（コンデンサＣ１、フィ
ルタＬＦ１及びコンデンサＣ２）は、交流電源ＡＣから
の雑音をインバータ回路に侵入するのを防止したり、あ
るいは逆に、インバータ回路からの雑音を電源側に漏れ
るのを防止するものである。

【００２９】整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流
電圧を脈流電圧に整流し出力するものであり、たとえ
ば、ダイオードブリッジで構成する。交流電源の電圧が
１００Ｖの場合、ダイオードブリッジの代わりに、たと
えば、倍電圧整流回路を用いてもよい。倍電圧整流回路
を用いると、交流電源の電圧が実質的に２００Ｖと同等
とみなせ、倍電圧整流回路以後に接続されている回路に
流れる電流が、ダイオードブリッジを用いた場合と比べ
約半分となるので、放電灯点灯装置の効率を上げること
ができる。交流電源ＡＣから整流回路ＤＢの出力まで
で、直流電源回路が構成されている。

【００３０】電圧変換回路は、整流回路ＤＢからの電圧
を他の電圧に変換し出力するものであり、本実施の形態
では、昇降圧チョッパ回路を採用している。この回路の
動作は周知なので、動作説明は省略する。また、電圧変
換回路は、昇降圧チョッパ回路の他に昇圧チョッパ、降
圧チョッパ、あるいは極性反転チョッパ回路であっても
構わない。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換し
出力するものであれば、どのような回路構成でも構わな
い。

【００３１】コンデンサＣ３は、電圧変換回路の出力電
圧Ｖｄｃを平滑し出力する平滑回路を構成するものであ
り、たとえば、電界コンデンサで構成する。

【００３２】インバータ回路は、コンデンサＣ３からの
平滑された直流電圧をスイッチング素子Ｑ３及びＱ４の
オン／オフ動作により高周波の矩形波電圧に変換し出力
するものである。スイッチング素子Ｑ３及びＱ４は、た
とえば、電界効果トランジスタで構成する。本実施の形
態では、インバータ回路として、スイッチング素子Ｑ３
及びＱ４を有するいわゆる２石式のハーフブリッジ型の
インバータ回路を採用しているが、もちろん、インバー
タの回路方式としては、このものに限られず、１石式の
インバータ回路でもフルブリッジ型のインバータ回路で
あってもよい。なお、このハーフブリッジ型インバータ
回路の動作も周知なので、動作説明は省略する。

【００３３】直流遮断コンデンサＣ４は、インバータ回
路に流れる直流成分を遮断するものであり、これによ
り、インバータ回路は交流電圧でのみ動作することにな
る。コンデンサＣ４の容量は、通常はコンデンサＣ６の
それよりも大きく設定されている。

【００３４】負荷回路は、インバータ回路からの高周波
の矩形波電圧を受けてインダクタＬ２とコンデンサＣ６
との直列共振回路の共振動作により放電灯ＬＡを始動・
点灯させるものである。放電灯ＬＡは、たとえば、蛍光
灯である。そして、負荷回路の構成は、放電灯の灯数も
２灯以上の複数灯であってもよく、インバータ回路に共
振回路を複数並列に接続したり、放電灯を直列に接続し
たり、共振回路にバランサを備えるなど、どのような構
成であってもよい。

【００３５】調光手段１は、スイッチング素子Ｑ１及び
Ｑ２の周波数を制御し電圧変換回路の出力電圧Ｖｄｃを
変化させるものである。これにより、放電灯ＬＡの調光
が可能となる。具体的な回路構成としては、たとえば、
モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１を用いてもよ
い。

【００３６】周波数遮断手段２ａ及び２ｂは、本実施の
形態の要部であり、出力電圧Ｖｄｃ（図示しないが、出
力電圧Ｖｄｃを分圧してもよい。）に含まれる所定の周
波数の電圧を除去するものである。これは、たとえば、
抵抗及びコンデンサ等で構成するローパスフィルタでも
よい。本実施の形態において周波数遮断手段２ａ及び２
ｂは、ローパスフィルタであり、ローパスフィルタ２ａ
及び２ｂの遮断周波数はそれぞれ異なっている。また、
ローパスフィルタ２ａ及び２ｂの遮断周波数をそれぞれ
ｆａ及びｆｂとし、図２（ａ）に示すようにｆａ＞ｆｂ
とする。さらに、遮断周波数ｆａは商用電源の周波数
（５０又は６０Ｈｚ）よりも大きいものとする。

【００３７】帰還手段３は、ローパスフィルタ２ａ及び
２ｂからの電圧と基準電圧とを比較し、その差を調光手
段１に帰還し、電圧変換回路の出力電圧Ｖｄｃを制御す
るものである。帰還手段３は誤差増幅器でもよい。そし
て、たとえば、調光比５０％の調光制御を行う場合に、
調光比が５０％に維持されているかどうか、出力電圧Ｖ
ｄｃからの電圧と、調光比５０％時の基準電圧と、を常
に比較しており、出力電圧Ｖｄｃが増減した（すなわ
ち、調光比が５０％から変化した）場合には、誤差増幅
器３が、調光手段１に補正信号を出力し、スイッチング
素子Ｑ１及びＱ２のスイッチング周波数を変化させ出力
電圧が変化することにより、調光比を５０％に維持す
る。

【００３８】調光器４は、調光信号を生成し調光手段１
に調光信号を送信するものである。

【００３９】駆動手段５は、インバータ回路を構成する
スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を駆動するものである。
具体的な回路構成としては、たとえば、インターナショ
ナルレクティファイアー社製の高耐圧集積回路ＩＲ２１
１０を用いてもよい。

【００４０】比較手段６は、調光器４からの調光信号を
受けてスイッチＳ１を切り替えるものである。すなわ
ち、比較手段６は、本実施の形態では調光比が略１０％
を下回ったときに信号を出力しスイッチＳ１をＡ→Ｂに
切り替える。

【００４１】スイッチＳ１は、比較手段６からの信号を
受けて、ローパスフィルタ２ａ又は２ｂのどちらかと接
続を行うものである。本実施の形態では、スイッチＳ１
が調光比が略１０％の調光信号を受信したときに、Ａか
らＢへ切り替わるものとする。

【００４２】つぎに、本実施の形態の動作を説明する。

【００４３】図１において放電灯ＬＡを調光制御してい
ない状態では、調光器４の調光信号（調光比１００％）
を受けて、スイッチＳ１はＡ点に接続されている。すな
わち、出力電圧Ｖｄｃからの電圧はローパスフィルタ２
ａを介して、誤差増幅器３に入力されている。この状態
においては、上述したようにローパスフィルタ２ａの遮
断周波数ｆａは商用電源の周波数よりも高いので、商用
電源の周波数を反映したリップル電圧を持つ出力電圧Ｖ
ｄｃは減衰されることがない。

【００４４】つぎに、調光器４の調光信号を受けて調光
比を下げていき、調光比が略１０％程度になると、放電
灯がいわゆる軽負荷の状態となる。軽負荷の状態では、
出力電圧Ｖｄｃは放電灯ＬＡの動作状態の影響を受けや
すい。たとえば、調光比が略１０％を下回ると、放電灯
ＬＡと照明器具との間に形成されている浮遊容量を介し
て放電灯から対地に流れる漏れ電流等の影響で、放電が
不安定になる場合がある。また、軽負荷時においてさら
に調光するために昇降圧チョッパ回路を構成するスイッ
チング素子Ｑ１、Ｑ２のディユーティ比を変化させる場
合に、オンディユーティが大きくなる方向には、出力電
圧Ｖｄｃは直ぐ反応するが、オンディユーティが小さく
なる方向には、なかかな反応しない。このため、放電灯
の出力電圧Ｖｄｃに数１０Ｈｚ程度の商用の交流電源よ
りも低い周波数の振動電圧が重畳してくる場合がある。

【００４５】この調光比が略１０％を下回る場合におい
て、比較手段６からの信号を受けてスイッチＳ１がＡか
らＢに切り替える。スイッチＳ１がＢに切り替わると、
出力電圧Ｖｄｃはローパスフィルタ２ｂと接続されるこ
とになり、ローパスフィルタ２ｂの遮断周波数ｆｂは、
ローパスフィルタ２ａのそれｆａより低いので上記のよ
うな低周波の電圧を効率よく遮断できることになる。し
たがって、誤差増幅器３に入力される電圧に振動電圧が
入力されることなく、深調光状態において、放電灯点灯
装置は誤動作を起こさないので、放電が弱い深調光状態
においても放電灯ＬＡの立ち消え等を防ぐことができ
る。調光比が略１０％程度になってくると、出力電圧Ｖ
ｄｃには商用電源を反映したリップル電圧は殆どなくな
り、したがって、ローパスフィルタを２ｂに切り替えら
れ遮断周波数が低くなっても、出力電圧Ｖｄｃ自体が減
衰されることがない。

【００４６】特に、調光比が略３％程度以下になると、
放電灯ＬＡの放電は非常に弱く、このような深調光時に
低周波の振動電圧を遮断できると、放電灯ＬＡが立ち消
えを起こさない。

【００４７】また、出力電圧Ｖｄｃが低周波電圧で振動
しなければ、放電灯ＬＡのちらつきを人間に認識させな
いし、インダクタＬ１等の巻線部分でのうなりを防ぐ、
という効果も得られる。

【００４８】なお、本実施の形態では、遮断周波数のそ
れぞれ異なる２つのローパスフィルタを設けたが、もち
ろん、遮断周波数のそれぞれ異なる複数のローパスフィ
ルタを設けておくと、たとえば、調光比３０％、２０
％、１０％、３％時に発生する電源の周期よりも低い周
波数の振動電圧をそれぞれに対応したローパスフィルタ
で除去することができ、どのような調光比においても常
に放電灯ＬＡを安定調光することができる。

【００４９】また、本実施の形態では、各調光比で発生
する商用の交流電源の周期よりも低い周波数の振動電圧
を除去するために複数のローパスフィルタを備えていた
が、調光器４からの各調光比に対応した調光信号を受け
て、ローパスフィルタを構成する抵抗やコンデンサの定
数を変化させ、遮断周波数を変化させてもよい。

【００５０】さらにまた、周波数遮断手段２ａが複数の
直列接続されたローパスフィルタを備え、調光器４の調
光信号を受けて調光比によりスイッチ等で、直列接続さ
れるローパスフィルタの個数を変化させ、図２（ｂ）に
示すようにローパスフィルタの利得を変化させてもよ
い。図２（ｂ）のｆｃを振動電圧の周期近傍とし、調光
比を下げていったときに、矢印のように利得を切り替
え、振動電圧を除去する。このようにしても、深調光時
の低周波の振動電圧を遮断することができる。

【００５１】以下、本発明の第２の実施の形態を図３な
いし図７を参照して説明する。ここで、第１の実施の形
態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略
する。

【００５２】図３に示す放電灯点灯装置と図１に示した
放電灯点灯装置との相違点は、図３の放電灯点灯装置で
は、コンデンサＣ３と並列に、調光器４の調光信号を受
けて開閉するスイッチＳ２と、コンデンサＣ３’との直
列回路を接続した点である。

【００５３】本実施の形態では、調光比略１０％、特
に、調光比略３％以下の深調光状態において、調光器４
の調光信号を受けてスイッチＳ２が閉じる制御を行う。
スイッチＳ２が閉じられると、コンデンサＣ３とコンデ
ンサＣ３’とが並列に接続された状態となり、昇降圧チ
ョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃを平滑するコンデンサの容
量が増加したことになる。コンデンサの容量が増加する
と、実質的に深調光時のいわゆる軽負荷に発生する商用
の交流電源よりも低い周波数の振動電圧を吸収し出力電
圧Ｖｄｃを安定させることができ、上記のような調光比
においても安定調光をすることができる。

【００５４】また、本実施の形態の応用形態として、図
４に示す放電灯点灯装置が挙げられる。この放電灯点灯
装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、この
放電灯点灯装置においては、インダクタＬ１と並列にイ
ンダクタＬ１’を設け、このインダクタＬ１’を開閉さ
せるスイッチＳ３とを設けた点である。このような放電
灯点灯装置においても、図３に示した実施の形態と同様
に、調光比略１０％、特に、調光比略３％以下の深調光
状態においてスイッチＳ３を閉じると、昇降圧チョッパ
回路を構成するインダクタのインダクタンスが増加し、
深調光時に発生する低周波の振動電圧を吸収し、上記実
施の形態と同様の効果を奏することができる。

【００５５】さらに、本実施の形態の他の応用形態とし
て、図５に示す放電灯点灯装置が挙げられる。この放電
灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点
は、この放電灯点灯装置においては、コンデンサＣ３と
並列に、抵抗Ｒ１と調光器４の調光信号を受けて開閉す
るスイッチＳ４との直列回路を接続した点である。

【００５６】このような放電灯点灯装置においても、図
３に示した実施の形態と同様に、調光比略１０％、特
に、調光比略３％以下の深調光状態においてスイッチＳ
４を閉じると抵抗Ｒ１が深調光時に発生する低周波の振
動電圧を吸収し、上記実施の形態と同様の効果を奏する
ことができる。

【００５７】さらにまた、本実施の形態の他の応用形態
として、図６に示す放電灯点灯装置が挙げられる。この
放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違
点は、この放電灯点灯装置においては、スイッチング素
子Ｑ１及びＱ２の周波数を制御するＯＳＣと、抵抗Ｒ２
及び調光器４の調光信号を受けて変化する可変抵抗Ｒ１
と、コンデンサＣ７と、を設けた点である。

【００５８】このような放電灯点灯装置においては、図
７に示すように調光信号により、調光を深くしていき、
たとえば、調光比略１０％において調光信号により可変
抵抗Ｒ１を変化させ、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の
周波数を低くする。スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の周
波数を低くすると、深調光時に発生する低周波の振動電
圧を実質的に除去することができ、上記実施の形態と同
様の効果を奏することができる。

【００５９】なお、上記説明で特に言及していない回路
構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。

【００６０】以下、本発明の第３の実施の形態を図８な
いし図１３を参照して説明する。ここで、第１の実施の
形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省
略する。

【００６１】図８に示す放電灯点灯装置は、図１に示し
た調光手段１の具体的な回路の一部を表したものであ
る。すなわち、調光手段１の具体的な回路は、マイナス
側がグランドに接続されている直流電源Ｖｃｃと、アノ
ード側が直流電源のプラス側に接続されているダイオー
ドＤ４と、一端がダイオードＤ４のカソード側と接続さ
れているコンデンサＣｐと、コンデンサＣｐと並列に接
続されるスイッチング素子Ｓ４及びＳ５の直列回路と、
一端がコンデンサＣｐの他端と接続されているスイッチ
ング素子Ｑ２のソース抵抗Ｒｓと、スイッチング素子Ｑ
２のソースの電位と所定の電位Ｖｃとの電位を比較する
コンパレータＣＯＭＰと、を備えている。また、スイッ
チング素子Ｓ４及びＳ５の接続点は、スイッチング素子
Ｑ２のソースと接続されており、直流電源Ｖｃｃを流れ
る電流をＩｃ、ソース抵抗Ｒｓに流れる電流をＩｓとし
ている。

【００６２】直流電源Ｖｃｃは、たとえば、整流回路Ｄ
Ｂの出力端の電圧をコンデンサ等で平滑したものでもよ
い。コンデンサＣｐはノイズ除去用のコンデンサであ
る。スイッチング素子Ｓ４及びＳ５は、スイッチング素
子Ｑ２のスイッチング周波数を制御するものであり、た
とえば、小信号トランジスタで構成する。コンパレータ
ＣＯＭＰは、出力電圧Ｖｄｃからの電位とスイッチング
素子Ｑ２のソースの電位を比較し、スイッチング素子Ｓ
４及びＳ５を制御することによりスイッチング素子Ｑ２
のスイッチング周波数を制御する。このコンパレータＣ
ＯＭＰは常に所望の調光比で放電灯ＬＡが調光されてい
るかを監視するものである。すなわち、電流Ｉｓによる
ソース抵抗Ｒｓでの電圧上昇と該調光比における基準電
圧Ｖｃとの電圧を比較し、調光手段の一部１’に出力信
号を帰還することにより、調光手段の一部１’は、所望
の調光比に維持されるようにスイッチング素子Ｓ４及び
Ｓ５を制御する。このコンパレータＣＯＭＰにより、た
とえば、外乱で出力電圧Ｖｄｃが変化し、それに伴い電
流Ｉｓによるソース抵抗Ｒｓでの電圧が変化した場合に
おいても、常に、放電灯ＬＡを所望の調光比で調光する
ことができる。

【００６３】つぎに、本実施の形態の動作を説明する。
ここで、本実施の形態と比較のため、まず、図１０に示
す従来の放電灯点灯装置の動作について説明する。

【００６４】この放電灯点灯装置において、放電灯ＬＡ
を調光制御していない場合には、スイッチング素子Ｑ２
のゲートに流れる電流Ｉｇ及びソース抵抗Ｒｓに流れる
電流Ｉｓはそれぞれ、図１１の（ａ）に示すような波形
となる。ｔ＝ｔ１でスイッチング素子Ｑ２がオンし、こ
のとき、スイッチング素子Ｑ２のゲート容量を充電する
ために図１１（ａ）のような電流Ｉｇが流れ、ｔ＝ｔ２
で今度はスイッチング素子Ｑ２がオフし、ゲート容量に
充電された電荷が放電され、図１１（ａ）のような電流
Ｉｇが流れる。このとき、図１０に示す回路からも明ら
かなようにソース抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉｓは、スイッ
チング素子Ｑ２のゲートに流れる電流Ｉｇが重畳された
波形となる。

【００６５】つぎに、出力電圧Ｖｄｃを下げ放電灯ＬＡ
を調光していくと、スイッチング素子Ｑ２のオン時間も
短くなり、ソース抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉｓのピーク値
も減少する。このようにソース抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉ
ｓのピーク値が減少するとスイッチング素子Ｑ２のゲー
トに流れる電流Ｉｇのピーク値と同じ程度となってしま
い、コンパレータＣＯＭＰの反転入力部に図１１（ｂ）
に示すような電流Ｉｓが入力され、コンパレータＣＯＭ
Ｐの誤動作を引き起こしてしまう。

【００６６】これを防ぐために、図１２に示すような回
路構成をとると、図１２に示す回路から明らかなように
ソース抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉｓにスイッチング素子Ｑ
２のゲートに流れる電流Ｉｇが重畳されることはないの
で、上記問題点は起こらない。

【００６７】ところが、放電灯ＬＡに対して略１０％、
特に、略３％の調光制御を行う場合には、出力電圧Ｖｄ
ｃを下げるためにスイッチング素子Ｑ２のデューティを
小さくする、すなわち、スイッチング素子Ｑ２のオン期
間を長くしなければならない。すると。ソース抵抗Ｒｓ
に流れる電流Ｉｓが増加し、スイッチング素子Ｑ２のソ
ース電位が上昇する。これによりコンデンサＣｐの電位
も上昇してしまい、コンデンサＣｐから直流電源Ｖｃｃ
へ電流が逆流してしまう、という問題が発生する。

【００６８】図１３のｔ２〜ｔ３の期間が電流Ｉｃの逆
流が発生している期間である。これにより、コンパレー
タＣＯＭＰの反転入力部に入力される電流が歪み、コン
パレータＣＯＭＰの誤動作を引き起こしてしまう。

【００６９】そこで、図８に示す本実施の形態のよう
に、直流電源ＶｃｃとコンデンサＣｐとの間にダイオー
ドＤ４を直流電源Ｖｃｃからの電流が流れる方向に接続
する。このような回路構成にすると、コンデンサＣｐか
ら直流電源Ｖｃｃへ電流Ｉｃが逆流する、といった問題
はなくなり、電流Ｉｇ及び電流Ｉｓも図９に示すように
正常な波形となる。これによりコンパレータＣＯＭＰの
誤動作を防止し、深調光時に放電灯ＬＡの立ち消え、ち
らつき等を防止することができる。

【００７０】なお、上記説明で特に言及していない回路
構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。

【００７１】

【発明の効果】請求項１〜６記載の放電灯点灯装置は、
周波数遮断手段が出力電圧に含まれており調光比略１０
％以下の深調光時に発生する商用の交流電源の周期より
も低い周波数の電圧を遮断する周波数遮断手段を備えて
いるので、電圧変換回路の出力電圧に商用の交流電源の
周期よりも低い周波数の振動電圧が重畳されたときで
も、この振動電圧を周波数遮断手段で除去し、帰還手段
に振動電圧が入力されることによる放電灯点灯装置の誤
動作と放電灯の立ち消え及びちらつき等を防止し、所望
の調光比を維持し、放電灯を安定調光させることができ
る。

【００７２】請求項７〜１０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、それぞれに記
載の発明は、実質的に深調光時の出力電圧に重畳される
商用の交流電源の周期よりも低い周波数成分の電圧を除
去するローパスフィルタの役割をするので、請求項１〜
５記載の放電灯点灯装置と同様に、常に所望の調光比が
維持でき、また、深調光時の立ち消え及びちらつき等を
防止することができる。

【００７３】請求項１１記載の放電灯点灯装置は、請求
項４記載の放電灯点灯装置において、チョッパ回路はス
イッチング素子を有する昇圧型で、マイナス側がグラン
ドに接続されている直流電源と、アノード側が直流電源
のプラス側に接続されているダイオードと、一端がダイ
オードのカソード側と接続されているコンデンサと、一
端がコンデンサの他端と接続されているスイッチング素
子のソース抵抗と、該ソース抵抗の他端がグランドに接
続されているので、ソース抵抗に電流が流れ、コンデン
サを介したダイオードのカソード側の電位が上昇した場
合においても、ダイオードがあるために、コンデンサか
ら直流電源への逆流を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。

【図２】第１の実施の形態において周波数遮断手段の動
作を説明する説明図である。

【図３】第２の実施の形態を示す回路図である。

【図４】第２の実施の形態の応用形態を示す回路図であ
る。

【図５】第２の実施の形態の他の応用形態を示す回路図
である。

【図６】第２の実施の形態の他の応用形態を示す回路図
である。

【図７】図６に示す回路の動作を説明する説明図であ
る。

【図８】第３の実施の形態を示す回路図である。

【図９】図８の回路図の動作を説明するための波形図で
ある。

【図１０】第３の実施の形態と比較するための回路図で
ある。

【図１１】図１０の回路図の動作を説明するための波形
図である。

【図１２】第３の実施の形態と比較するための他の回路
図である。

【図１３】図１２の回路図の動作を説明するための波形
図である。

【図１４】従来例を示す回路図である。

【符号の説明】

ＡＣ交流電源（直流電源回路の一部）Ｃ１コンデンサ（直流電源回路の一部）ＬＦ１フィルタ（直流電源回路の一部）ＤＢ整流回路（直流電源回路の一部）Ｃ２コンデンサ（直流電源回路の一部）Ｑ１、Ｑ２スイッチング素子（電圧変換回路の一
部）Ｄ１、Ｄ２ダイオード（電圧変換回路の一部）Ｌ１インダクタ（電圧変換回路の一部）Ｃ３コンデンサ（平滑回路）Ｑ３、Ｑ４スイッチング素子（インバータ回路）Ｃ６コンデンサ（負荷回路の一部）Ｌ２インダクタ（負荷回路の一部）ＬＡ放電灯（負荷回路の一部）１調光手段２、２ａ、２ｂ周波数遮断手段３誤差増幅器（帰還手段）Ｒ１抵抗（インピーダンス要素）Ｖｃｃ直流電源Ｄ４ダイオードＣｐコンデンサＲｓソース抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上善宣大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者大西尚樹大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3K072 AA02 AB02 AB03 AC02 AC11 BA05 BB01 BB10 BC01 CA14 CA16 DB03 DD04 DE04 FA02 FA05 FA06 GA02 GB03 GB12 HA05 HA06 HA09 HB06 3K098 CC24 CC41 CC57 CC70 DD22 DD32 DD33 DD35 DD43 EE40 FF03 GG03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源回路と；少なくとも１のスイッ
チング素子を有し、直流電源回路からの電圧を他の電圧
に変換し出力する電圧変換回路と；電圧変換回路からの
出力電圧を平滑し出力する平滑回路と；少なくとも１の
スイッチング素子を有し、平滑回路からの平滑された電
圧を高周波の電圧に変換し出力するインバータ回路と；
放電灯及びＬＣ共振回路を含み、インバータ回路からの
高周波の電圧により共振動作をする負荷回路と；スイッ
チング素子のスイッチング周波数を変化させ出力電圧が
変化することにより放電灯を調光する調光手段と；電圧
変換回路の出力電圧に含まれる所定の周波数の電圧を遮
断する周波数遮断手段と；周波数遮断手段を通過した該
電圧を調光手段に帰還し所望の調光比を維持させる帰還
手段と；を備えた放電灯点灯装置において、出力電圧に
含まれる深調光時に発生する商用の交流電源の周期より
も低い周波数の電圧を遮断する周波数遮断手段を設けた
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】深調光時は、調光比略３％〜１０％であ
ることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】深調光時は、調光比略３％以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】電圧変換回路は、チョッパ回路であるこ
とを特徴とする請求項２又は３記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】帰還手段は、周波数遮断手段の出力と所
定の基準電圧とを比較し調光手段を制御する誤差増幅器
であることを特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装
置。
【請求項６】周波数遮断手段は、遮断周波数のそれぞ
れ異なる複数のローパスフィルタであることを特徴とす
る請求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】平滑回路を構成するコンデンサの容量を
大きくし、電圧変換回路の出力電圧に含まれる商用の交
流電源の周期よりも低い周波数成分の電圧を実質的に除
去することを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装
置。
【請求項８】チョッパ回路を構成するインダクタのイ
ンダクタンスを大きくし、電圧変換回路の出力電圧に含
まれる商用の交流電源の周期よりも低い周波数成分の電
圧を実質的に除去することを特徴とする請求項５記載の
放電灯点灯装置。
【請求項９】チョッパ回路と並列にインピーダンス要
素を接続し、電圧変換回路の出力電圧に含まれる商用の
交流電源の周期よりも低い周波数成分の電圧を実質的に
除去することを特徴とする請求項５記載の放電灯点灯装
置。
【請求項１０】チョッパ回路を構成するスイッチング
素子の周波数を低くすることにより、電圧変換回路の出
力電圧に含まれる商用の交流電源の周期よりも低い周波
数成分の電圧を実質的に除去することを特徴とする請求
項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】チョッパ回路はスイッチング素子を有
する昇圧型で、マイナス側がグランドに接続されている
直流電源と；アノード側が直流電源のプラス側に接続さ
れているダイオードと；一端がダイオードのカソード側
と接続されているコンデンサと；一端がコンデンサの他
端と接続されているスイッチング素子のソース抵抗と；
該ソース抵抗の他端がグランドに接続されていることを
特徴とする請求項４記載の放電灯点灯装置。