(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を入力するための直流電圧入力端子と、
該直流電圧入力端子から入力した前記直流電圧を昇圧又は降圧する電圧変換回路と、
該電圧変換回路で昇圧又は降圧した前記直流電圧を交流電圧に変換して、放電ランプに供給するインバータ回路と、
前記電圧変換回路で昇圧又は降圧した前記直流電圧の電圧値に基づいて、前記電圧変換回路を制御し、前記放電ランプに流れる電流の電流値に基づいて、前記インバータ回路を制御する制御回路と
を備える放電ランプ点灯装置であって、
前記インバータ回路は、
前記制御回路によりオンとオフとを制御して、前記電圧変換回路で昇圧又は降圧した前記直流電圧を前記交流電圧に変換する、フルブリッジ回路を構成する第１乃至第４のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを直列に接続し、かつ、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とを直列に接続し、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との第１接続点を前記放電ランプの一端に、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との第２接続点を前記放電ランプの他端に接続してある場合、前記第１のスイッチング素子と前記第１接続点との間、又は前記第４のスイッチング素子と前記第２接続点との間に挿入してある第１巻線と、前記第２のスイッチング素子と前記第１接続点との間、又は前記第３のスイッチング素子と前記第２接続点との間に挿入してある第２巻線とで構成されているトランスと
を有し、
前記第１巻線及び前記第２巻線は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてあることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記第１巻線及び前記第２巻線は、同じインダクタンス値を有することを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置には、インバータ回路を用いることが多い。特許文献１には、インバータ回路を用いた放電ランプ点灯装置が開示されている。図５は、従来の放電ランプ点灯装置の回路構成を示す回路図である。図５に示す放電ランプ点灯装置１００は、直流電源１０１、降圧チョッパ回路１０２、インバータ回路１０３、制御回路１０４を備えている。
【０００３】
降圧チョッパ回路１０２は、直流電源１０１から入力した直流電圧を降圧し、インバータ回路１０３に出力する。インバータ回路１０３は、４つのスイッチング素子Ｑ１０１〜Ｑ１０４で構成されたフルブリッジ回路１０５と、直流電圧をフルブリッジ回路１０５で変換した交流電圧が供給されるＬＣ直列回路１０６とを有している。ＬＣ直列回路１０６は、コンデンサ１０７と、インダクタ１０８とを有し、コンデンサ１０７の両端には、放電ランプ１０９が接続してある。制御回路１０４は、降圧チョッパ回路１０２及びフルブリッジ回路１０５のスイッチング素子Ｑ１０１〜Ｑ１０４を制御する。放電ランプ点灯装置１００は、始動時に、ＬＣ直列回路１０６の共振周波数（例えば１５０ｋＨｚ）近傍におけるスイッチング周波数の交流電圧を放電ランプ１０９に供給することで放電ランプ１０９を点灯させる。放電ランプ１０９が点灯した後に、スイッチング周波数を定常周波数（数十〜数百Ｈｚ）にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＣ直列回路１０６のインダクタ１０８は、フェライトコアに巻線を施して構成してある。図５に示す放電ランプ点灯装置１００では、スイッチング素子Ｑ１０１〜Ｑ１０４が切り替わるごとに、ＬＣ直列回路１０６のインダクタ１０８に交流電流が流れる。インダクタ１０８を構成する巻線に交流電流が流れた場合、巻線に流れる交流電流により巻線に発生する磁束の向きが周期的に変化する。当該磁束の変化によってフェライトコアが磁歪効果により周期的に歪み、インダクタから発生する機械的な振動（可聴ノイズ）がインダクタ１０８から発生するという問題があった。これは、定常周波数（数十〜数百Ｈｚ）が人間の可聴域の周波数となっているためである。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、放電ランプに直列接続してあるインダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることが可能な放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために第１発明に係る放電ランプ点灯装置は、直流電圧を入力するための直流電圧入力端子と、該直流電圧入力端子から入力した前記直流電圧を昇圧又は降圧する電圧変換回路と、該電圧変換回路で昇圧又は降圧した前記直流電圧を交流電圧に変換して、放電ランプに供給するインバータ回路と、前記電圧変換回路で昇圧又は降圧した前記直流電圧の電圧値に基づいて、前記電圧変換回路を制御し、前記放電ランプに流れる電流の電流値に基づいて、前記インバータ回路を制御する制御回路とを備える放電ランプ点灯装置であって、前記インバータ回路は、前記制御回路によりオンとオフとを制御して、前記電圧変換回路で昇圧又は降圧した前記直流電圧を前記交流電圧に変換する、フルブリッジ回路を構成する第１乃至第４のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子とを直列に接続し、かつ、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とを直列に接続し、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子との第１接続点を前記放電ランプの一端に、前記第３のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子との第２接続点を前記放電ランプの他端に接続してある場合、前記第１のスイッチング素子と前記第１接続点との間、又は前記第４のスイッチング素子と前記第２接続点との間に挿入してある第１巻線と、前記第２のスイッチング素子と前記第１接続点との間、又は前記第３のスイッチング素子と前記第２接続点との間に挿入してある第２巻線とで構成されているトランスとを有し、前記第１巻線及び前記第２巻線は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてあることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【０００８】
第１発明では、インバータ回路は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを直列に接続し、かつ、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子とを直列に接続し、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との第１接続点を放電ランプの一端に、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子との第２接続点を放電ランプの他端に接続してある場合、第１のスイッチング素子と第１接続点との間、又は第４のスイッチング素子と第２接続点との間に挿入してある第１巻線と、第２のスイッチング素子と第１接続点との間、又は第３のスイッチング素子と第２接続点との間に挿入してある第２巻線とで構成されているトランスを有し、第１巻線及び第２巻線は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてある。そのため、放電ランプに直列接続してあるインダクタとして機能するトランスの第１巻線及び第２巻線には交互に同一方向の電流が流れることになり、コアに発生する磁束の向きも一定となる。その結果、トランスを構成するフェライトコアは一方向に歪み続け、機械的変化が非常に小さくなるため、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。
【０００９】
また、第２発明に係る放電ランプ点灯装置は、第１発明において、前記第１巻線及び前記第２巻線は、同じインダクタンス値を有する。
【００１０】
第２発明では、第１巻線及び第２巻線は、同じインダクタンス値を有するので、第１巻線に発生する磁束の値と、第２巻線に発生する磁束の値とが同じとなり、トランスを構成するフェライトコアの歪み量が一定となるため、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズをさらに抑えることができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成によれば、インバータ回路は、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子とを直列に接続し、かつ、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子とを直列に接続し、第１のスイッチング素子と第２のスイッチング素子との第１接続点を放電ランプの一端に、第３のスイッチング素子と第４のスイッチング素子との第２接続点を放電ランプの他端に接続してある場合、第１のスイッチング素子と第１接続点との間、又は第４のスイッチング素子と第２接続点との間に挿入してある第１巻線と、第２のスイッチング素子と第１接続点との間、又は第３のスイッチング素子と第２接続点との間に挿入してある第２巻線とで構成されているトランスを有し、第１巻線及び第２巻線は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてある。そのため、放電ランプに直列接続してあるインダクタとして機能するトランスの第１巻線及び第２巻線には交互に同一方向の電流が流れることになり、コアに発生する磁束の向きも一定となる。その結果、トランスを構成するフェライトコアは一方向に歪み続け、機械的変化が非常に小さくなるため、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の回路構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の第１巻線及び第２巻線に流れる電流、トランスに発生する磁束、トランスを構成するフェライトコアの歪み量のそれぞれの波形を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るトランスの別の回路構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るトランスのさらに別の回路構成を示す回路図である。
【図５】従来の放電ランプ点灯装置の回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の回路構成を示す回路図である。図１に示す放電ランプ点灯装置１は、直流電圧を入力するための直流電圧入力端子ＣＮ１、直流電圧入力端子ＣＮ１から入力した直流電圧を昇圧又は降圧する電圧変換回路２、電圧変換回路２で昇圧又は降圧した直流電圧を交流電圧に変換して、放電ランプ３０に供給するインバータ回路３、電圧変換回路２で昇圧又は降圧した直流電圧の電圧値に基づいて、電圧変換回路２を制御し、放電ランプ３０に流れる電流の電流値に基づいて、インバータ回路３を制御する制御回路４を備えている。
【００１５】
直流電圧入力端子ＣＮ１と電圧変換回路２との間には、直流電圧入力端子ＣＮ１から入力した直流電圧を安定化し、ノイズを除去するために、インダクタＬ２１とコンデンサＣ２１とで構成されるローパスフィルタ５が接続されている。さらに、直流電圧入力端子ＣＮ１と電圧変換回路２との間には、制御回路４を駆動するための電圧を生成するレギュレータ６が接続されている。なお、直流電圧入力端子ＣＮ１から入力した直流電圧を安定化し、ノイズを除去する必要がなければ、直流電圧入力端子ＣＮ１と電圧変換回路２との間に、ローパスフィルタ５を接続する必要はない。また、制御回路４を駆動するための電圧を外部電源から供給するのであれば、直流電圧入力端子ＣＮ１と電圧変換回路２との間に、レギュレータ６を接続する必要はない。
【００１６】
電圧変換回路２は、直流電圧入力端子ＣＮ１から入力した直流電圧を所望の電圧に降圧する降圧チョッパ回路である。電圧変換回路２は、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子Ｑ１１、スイッチング素子Ｑ１１を駆動するドライバ２０、ダイオードＤ１１、インダクタＬ１１、コンデンサＣ１１を有している。スイッチング素子Ｑ１１は、ドライバ２０を介して制御回路４に接続され、制御回路４からの制御信号に基づいてオンとオフとを制御することで、電圧変換回路２で直流電圧を降圧する。電圧変換回路２で降圧した直流電圧は、抵抗Ｒ１及びＲ２によって分圧され、分圧された電圧が制御回路４に入力される。制御回路４は、電圧変換回路２で降圧した直流電圧の電圧値に基づいて、電圧変換回路２を制御する。なお、電圧変換回路２は、一般的な降圧チョッパ回路であるため、詳細な駆動については説明を省略する。
【００１７】
また、本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置１では、直流電圧入力端子ＣＮ１から入力した直流電圧に比べて低い電圧を、インバータ回路３に入力するため、電圧変換回路２に降圧チョッパ回路を用いているが、直流電圧入力端子ＣＮ１から入力した直流電圧に比べて高い電圧を、インバータ回路３に入力する場合、電圧変換回路２に昇圧チョッパ回路を用いる。電圧変換回路２に昇圧チョッパ回路を用いる場合、電圧変換回路２で昇圧した直流電圧は、抵抗Ｒ１及びＲ２によって分圧され、分圧された電圧が制御回路４に入力される。制御回路４は、電圧変換回路２で昇圧した直流電圧の電圧値に基づいて、電圧変換回路２を制御する。
【００１８】
インバータ回路３は、４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するドライバ３１、第１巻線Ｎ１と第２巻線Ｎ２とで構成されているトランスＴ、放電ランプ３０に対して並列に接続された共振コンデンサＣ１を有している。
【００１９】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、フルブリッジ回路を構成している。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、ドライバ３１を介して制御回路４に接続され、制御回路４からの制御信号に基づいてオンとオフとを制御することで、直流電圧を交流電圧に変換する。具体的には、制御回路４は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３とのオンとオフとが相補的になるように制御する。スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とを直列に接続し、かつ、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とを直列に接続し、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中点（第１接続点）αを放電ランプ３０の一端に、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との中点（第２接続点）βを放電ランプ３０の他端に接続してある。なお、放電ランプ３０に流れるランプ電流の電流量（電流値）は、電圧変換回路２の低圧側の出力に設けた電流検出手段７によって検出され、制御回路４に入力される。制御回路４は、電流検出手段７で検出された放電ランプ３０に流れる電流の電流値に基づいて、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンとオフとを制御する。
【００２０】
トランスＴは、スイッチング素子Ｑ１と中点αとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ３と中点βとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成されている。また、トランスＴは、フェライトコアに第１巻線Ｎ１と、第２巻線Ｎ２とを巻回して構成してある。なお、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてある。
【００２１】
また、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２はインダクタとして機能し、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２、共振コンデンサＣ１でＬＣ直列回路を構成する。ここで、第１巻線Ｎ１について説明する。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオンする期間には、第１巻線Ｎ１に電流が流れる。スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオンする期間には、第２巻線Ｎ２に電流が流れ、第１巻線Ｎ１には電流は流れない。しかし、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにトランスＴで構成されている。そのため、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオンする期間においても、第１巻線Ｎ１には電流が流れる向きと同じ向きに磁束が発生する。そのため、第１巻線による磁束の向きは、電流が流れていようといまいと一定の方向となる。第２巻線Ｎ２についても同様であり、第２巻線による磁束の向きは、電流が流れていようといまいと一定の方向となる。
【００２２】
次に、図２は、本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置１の第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２に流れる電流、トランスＴに発生する磁束、トランスＴを構成するフェライトコアの歪み量のそれぞれの波形を示す図である。なお、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２は、同じインダクタンス値を有する。図２に示すように、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２に流れる電流の向きが一定で、第１巻線Ｎ１に電流が流れるとき、第２巻線Ｎ２に流れる電流は０（ゼロ）Ａとなり、第２巻線Ｎ２に電流が流れるとき、第１巻線Ｎ１に流れる電流は０（ゼロ）Ａとなっている。第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２には、交互に同じ量の電流が、同じ向きに流れ、交互に同じ値の磁束が同じ向きに発生するので、トランスＴに発生する磁束の向き及び値も一定となる。トランスＴに発生する磁束の向き及び値が一定であれば、トランスＴを構成するフェライトコアに生じる磁束の向き及び値が一定となり、フェライトコアは一方向に同じ量歪むので、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。
【００２３】
第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２が、同じインダクタンス値を有する場合、第１巻線Ｎ１に発生する磁束の値と、第２巻線Ｎ２に発生する磁束の値とが同じとなり、トランスを構成するフェライトコアの歪み量が一定となる。しかし、本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置１は、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２は、同じインダクタンス値を有する場合に限定されるものではなく、異なるインダクタンス値を有していても良い。第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２が異なるインダクタンス値を有する場合、図２に示すトランスＴに発生する磁束の波形のように、トランスＴに発生する磁束の値は一定とならず、第１巻線Ｎ１に電流が流れるときと、第２巻線Ｎ２に電流が流れるときとでトランスＴに発生する磁束の値が変動する。しかし、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２が異なるインダクタンス値を有する場合でも、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２に交流電流が流れて、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２に発生する磁束の向きが周期的に変化する従来の放電ランプ点灯装置に比べて、トランスＴを構成するフェライトコアに生じる磁束の値の変動は小さくなるので、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。
【００２４】
以上のように、本発明の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置１は、インバータ回路３に、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とを直列に接続し、かつ、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４とを直列に接続し、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２との中点αを放電ランプ３０の一端に、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４との中点βを放電ランプ３０の他端に接続してある場合、スイッチング素子Ｑ１と中点αとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ３と中点βとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成されているトランスＴを有し、第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてある。そのため、放電ランプ３０に直列接続してあるインダクタとして機能する、トランスＴの第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２には交流電流が流れず、それぞれの巻線に流れる電流の向きが一定となり、それぞれの巻線に発生する磁束の向きも一定となる。また、トランスＴの第１巻線Ｎ１及び第２巻線Ｎ２は、それぞれの巻線に流れる電流の向きに対して同じ極性となるようにしてあるので、トランスＴを構成するフェライトコアは一方向に歪み、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。
【００２５】
トランスＴは、図１に示すように、スイッチング素子Ｑ１と中点αとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ３と中点βとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成されている場合に限定されるものではなく、スイッチング素子Ｑ１と中点αとの間、又はスイッチング素子Ｑ４と中点βとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ２と中点αとの間、又はスイッチング素子Ｑ３と中点βとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成されている場合であっても良い。図３は、本発明の実施の形態に係るトランスの別の回路構成を示す回路図である。図３に示すトランスＴａは、スイッチング素子Ｑ４と中点βとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ２と中点αとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成されている。放電ランプ点灯装置１のインバータ回路３にトランスＴａを有する場合も、図１に示す放電ランプ点灯装置１と同様、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。なお、トランスＴａの構成以外は、図１に示す放電ランプ点灯装置１の構成と同じであるため図示及び詳細な説明を省略する。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態に係るトランスのさらに別の回路構成を示す回路図である。図４に示すトランスＴｂは、スイッチング素子Ｑ１と中点αとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ２と中点αとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成されている。放電ランプ点灯装置１のインバータ回路３にトランスＴｂを有する場合も、図１に示す放電ランプ点灯装置１と同様、インダクタから発生する機械的な可聴ノイズを抑えることができる。なお、トランスＴｂの構成以外は、図１に示す放電ランプ点灯装置１の構成と同じであるため図示及び詳細な説明を省略する。なお、図示していないが、トランスＴｂは、スイッチング素子Ｑ４と中点βとの間に挿入してある第１巻線Ｎ１と、スイッチング素子Ｑ３と中点βとの間に挿入してある第２巻線Ｎ２とで構成しても良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  放電ランプ点灯装置
２  電圧変換回路
３  インバータ回路
４  制御回路
５  ローパスフィルタ
６  レギュレータ
７  電流検出手段
２０、３１  ドライバ
３０  放電ランプ
Ｃ１  共振コンデンサ
ＣＮ１  直流電圧入力端子
Ｎ１  第１巻線
Ｎ２  第２巻線
Ｑ１〜Ｑ４  スイッチング素子
Ｔ、Ｔａ、Ｔｂ  トランス
α  中点（第１接続点）
β  中点（第２接続点）
【図１】
0005605249.tif 000002
【図２】
0005605249.tif 000003
【図３】
0005605249.tif 000004
【図４】
0005605249.tif 000005
【図５】
0005605249.tif 000006