(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と；
この直流電源と並列的に直列接続された１組のＭＯＳ・ＦＥＴを有し、直流電源からの出力を高周波でスイッチングして高周波電圧を出力するスイッチング回路と；
このスイッチング回路から出力されるスイッチング電流を共振させて高電圧を発生するための共振回路と；
１次側で高周波出力を検出し、スイッチング回路を構成する各ＭＯＳ・ＦＥＴの制御端子に２次側からＭＯＳ・ＦＥＴをオン・オフさせるための正帰還制御信号を供給する帰還手段と；
前記直流電源の一端と前記１組のＭＯＳ・ＦＥＴのうち一方のＭＯＳ・ＦＥＴのゲートとの間に接続され、前記直流電源から直流電流が供給される第１の起動用インピーダンスと；
前記一方のＭＯＳ・ＦＥＴのゲート・ソース間に接続され、前記第１の起動用インピーダンスから供給される直流電流によって充電される起動用コンデンサと；
前記直流電源の他端と前記一方のＭＯＳ・ＦＥＴのソースとの間に前記共振回路を介することなく接続された第２の起動用インピーダンスと；
を具備したことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１項記載の電源装置と；
この電源装置より出力される高周波電圧により点灯する放電灯と；
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項２記載の放電灯点灯装置と；
照明器具本体と；
を具備したことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電灯を点灯するための電源を供給する電源装置の起動回路の構成と、この電源装置を用いた放電点灯装置及びこの放電点灯装置を用いた照明器具に関する。
【従来の技術】
図１は従来の電源装置（ハーフブリッジ方式）を用いた放電灯点灯装置の第１の従来構成例を示した回路図である。電源がオンされると、商用電源１から高周波漏洩防止用のフィルタ２を介して整流回路３に交流電源が供給される。これにより、交流電源は整流回路３により整流され、コンデンサＣにより平滑されて直流電源になり、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びトランジスタＴｒ１に印加される。
【０００２】
当初、抵抗Ｒ２を介して主回路のコンデンサＣ１、Ｃ２に充電電流が流れると共に、抵抗Ｒ１を介して、コンデンサＣ３に充電電流が流れる。コンデンサＣ３の電位が上昇すると、トリガダイオードＴＤがオンになって、トランジスタＴｒ２のゲートに電圧が発生して、このトランジスタＴｒ２がオンになる。トランジスタＴｒ２がオンになると、コンデンサＣ１、Ｃ２の放電電流がインダクタＬ、過飽和トランスＣＴ、トランジスタＴｒ２を流れ、この時、過飽和トランスＣＴの２次側ＣＴ２２に発生する電圧で、トランジスタＴｒ２がオン状態を維持し、上記電流が流れ続ける。しかし、しばらくすると、過飽和トランスＣＴが飽和して、２次側ＣＴ２２に電圧が発生しなくなり、トランジスタＴｒ２がオフになる。
【０００３】
トランジスタＴｒ２がオフになると、インダクタＬからコンデンサＣ１、Ｃ２側に流れる電流が発生し、過飽和トランスＣＴをリセットすると共に、その２次側ＣＴ２１に電圧を発生して、トランジスタＴｒ１をオンにする。これにより、トランジスタＴｒ１を通して直流電流が過飽和トランスＣＴ、インダクタＬ、コンデンサＣ１側に流れる。この電流により、過飽和トランスＣＴの２次側ＣＴ２１は電圧を発生し続けて、トランジスタＴｒ１のオン状態を維持する。
【０００４】
その後、過飽和トランスＣＴが飽和すると、前記２次側ＣＴ２１の発生電圧がなくなるので、トランジスタＴｒ１がオフする。次にコンデンサＣ１、Ｃ２からインダクタＬ、過飽和トランスＣＴ側に電流が流れるので、過飽和トランスＣＴをリセットすると共に、その２次側ＣＴ２２に電圧を発生して、トランジスタＴｒ２をオンにする。以降、上記動作の繰り返しで、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２がスイッチングし、高圧の高周波電圧が放電灯４に印加されて、この放電灯４を点灯する。
【０００５】
上記したように従来の回路では、電源オン時に、Ｔｒ２を起動するのに、トリガダイオードＴＤからトランジスタＴｒ２のゲートに電流を供給して、このトランジスタＴｒ２をオンしているが、これでは、トリガダイオードＴＤ等の高価な素子を使用するため、回路のコストが高くなってしまうという不具合があった。
【０００６】
図２は従来の電源装置（フルブリッジ方式）を用いた放電灯点灯装置の第２の構成例を示した回路図である。
【０００７】
図３は従来の電源装置（一石自励式）を用いた放電灯点灯装置の第３の構成例を示した回路図である。
【０００８】
上記図２および図３の従来例も、電源オン時に、トランジスタＴｒ２を起動するのに、トリガダイオードＴＤからトランジスタＴｒ２のゲートに電流を供給して、このトランジスタＴｒ２をオンしているが、これでは、トリガダイオードＴＤ等の高価な素子を使用するため、回路のコストが高くなってしまうという不具合があった。
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の電源装置を用いた放電灯点灯装置では、前記起動対象トランジスタを起動するのに、トリガダイオード等の高価な素子を使用するため、回路のコストが高くなってしまうという不具合があった。
【０００９】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、回路のコストを低減できる電源装置、この電源装置を用いた放電灯点灯装置またはこの放電灯点灯装置を組み込んだ照明器具を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電源装置は、直流電源と；この直流電源と並列的に直列接続された１組のＭＯＳ・ＦＥＴを有し、直流電源からの出力を高周波でスイッチングして高周波電圧を出力するスイッチング回路と；このスイッチング回路から出力されるスイッチング電流を共振させて高電圧を発生するための共振回路と；１次側で高周波出力を検出し、スイッチング回路を構成する各ＭＯＳ・ＦＥＴの制御端子に２次側からＭＯＳ・ＦＥＴをオン・オフさせるための正帰還制御信号を供給する帰還手段と；前記直流電源の一端と前記１組のＭＯＳ・ＦＥＴのうち一方のＭＯＳ・ＦＥＴのゲートとの間に接続され、前記直流電源から直流電流が供給される第１の起動用インピーダンスと；前記一方のＭＯＳ・ＦＥＴのゲート・ソース間に接続され、前記第１の起動用インピーダンスから供給される直流電流によって充電される起動用コンデンサと；前記直流電源の他端と前記一方のＭＯＳ・ＦＥＴのソースとの間に前記共振回路を介することなく接続された第２の起動用インピーダンスと；を具備したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の放電灯点灯装置は、請求項１記載の電源装置と；この電源装置より出力される高周波電圧により点灯する放電灯と；を具備したことを特徴としている。
【００１２】
本発明の照明器具は、請求項２記載の放電灯点灯装置と；照明器具本体と；を具備したことを特徴とする。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図４は本発明の第１の実施の形態の構成を示した回路図である。１は商用電源、２は商用電源１側に高周波が漏洩しないようにする高周波成分漏洩防止用のフィルタ、３はダイオードブリッジから成る整流回路、４は例えば蛍光ランプのような放電灯、Ｃは整流電流平滑用コンデンサ、Ｃ１、Ｃ２は主回路の共振回路を構成するコンデンサ（第１のコンデンサ）、トランジスタＴｒ１側のＣ８は起動時に直流電流を充電するコンデンサ、トランジスタＴｒ２側のＣ８は過飽和トランスＣＴの２次側のインピーダンスを高くするためのコンデンサ（第２のコンデンサ）、ＣＴはトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をスイッチングするための過飽和トランス、ＣＴ２１はトランジスタＴｒ１のゲート（制御端子）に制御電圧を供給する過飽和トランスＣＴの２次側、ＣＴ２２はトランジスタＴｒ２のゲート（制御端子）に制御電圧を供給する過飽和トランスＣＴの２次側、Ｌは主回路の共振回路を構成するインダクタ、Ｒ６、Ｒ７は起動補助用抵抗（第１、第２の抵抗）、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は整流回路３から供給される直流電流をスイッチングするトランジスタ（スイッチング素子又は第１、第２のトランジスタ）で、通常ＭＯＳ・ＦＥＴなどが使用される。尚、放電灯４を除いた残りの部分は本発明の電源装置を構成している。ここで、整流回路３、コンデンサＣは直流電源を構成し、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２はスイッチング回路を構成し、過飽和トランスＣＴ、インダクタＬ、コンデンサＣ１、Ｃ２は共振回路を構成する。又、コンデンサＣ８は抵抗などのインピーダンスを与える素子であれば何でもよい。
【００１４】
次に本実施の形態の動作について説明する。電源がオンされると、整流回路２からの直流電流がトランジスタＴｒ１及び抵抗Ｒ６に供給される。過飽和トランスＣＴの２次側ＣＴ２１に直列にコンデンサＣ８が挿入されているため、２次側ＣＴ２１のインピーダンスが高いので、トランジスタＴｒ１のゲートに抵抗Ｒ６を通って制御電圧が印加される。これにより、トランジスタＴｒ１のドレイン・ソース間が多少導通し、直流電流がトランジスタＴｒ１、過飽和トランスＣＴの１次側、インダクタＬを通って、コンデンサＣ１、Ｃ２を充電する。コンデンサＣ１、Ｃ２の電位が上昇すると、図中Ａ点の電位が図５の（Ａ）に示すように上昇する。ここで、過飽和トランスＣＴの２次側ＣＴ２２に直列にコンデンサＣ８が挿入されているため、２次側ＣＴ２２のインピーダンスが高く、上記Ａ点の電位が上昇するに伴い、トランジスタＴｒ２のゲートに抵抗Ｒ７を通って制御電圧が印加されることになる。
【００１５】
このため、抵抗Ｒ７を通してトランジスタＴｒ２のゲート電位が上昇し、飽和電位まで上昇すると、トランジスタＴｒ２がオンし、コンデンサＣ１、Ｃ２の放電電流が過飽和トランスＣＴの１次側、インダクタＬを通って、トランジスタＴｒ２に流れる。この時、過飽和トランスＣＴの２次側のＣＴ２２に電圧が発生し、トランジスタＴｒ２のゲート電位を保持するため、トランジスタＴｒ２はオン状態を維持し、上記電流が流れ続ける。又、図５（Ｂ）は上記Ａ点の電位変化に対するトランジスタＴｒ２のドレイン電流波形である。
【００１６】
しかし、しばらくすると、過飽和トランスＣＴが飽和して、２次側のＣＴ２２に電圧が発生しなくなり、トランジスタＴｒ２がオフになる。トランジスタＴｒ２がオフになると、インダクタＬからコンデンサＣ１、Ｃ２側に流れる電流が発生し、過飽和トランスＣＴをリセットすると共に、その２次側のＣＴ２２に電圧を発生して、トランジスタＴｒ１をオンにする。これにより、トランジスタＴｒ１を通して直流電流が過飽和トランスＣＴ、インダクタＬ、コンデンサＣ１側に流れる。この電流により、過飽和トランスＣＴの２次側ＣＴ２１は電圧を発生し続けて、トランジスタＴｒ１のオン状態を維持する。
【００１７】
その後、過飽和トランスＣＴが飽和すると、前記２次側のＣＴ２１の発生電圧がなくなるので、トランジスタＴｒ１がオフする。次にコンデンサＣ１、Ｃ２からインダクタＬ、過飽和トランスＣＴの１次側に放電電流が流れるので、過飽和トランスＣＴをリセットすると共に、その２次側のＣＴ２２に電圧を発生して、トランジスタＴｒ２をオンにする。以降、上記動作の繰り返しで、トランジスタＴｒ１、トランジスタＴｒ２がスイッチングし、高圧の高周波電圧が放電灯４に印加されて、この放電灯４が点灯する。
【００１８】
本実施の形態によれば、トランジスタＴｒ２を起動するためのトリガダイオードやコンデンサ、電流供給用ダイオード等を省略しても、抵抗Ｒ６、Ｒ７を用いた簡単な回路構成によりトランジスタＴｒ２を起動して、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のスイッチングを開始することができる。これにより、回路のコストを低減させることができると共に、回路規模が小さくなる分、実装を容易とすることができる。
【００１９】
尚、図６に示すように抵抗Ｒ７を抵抗Ｒ６に接続して、トランジスタＴｒ２のゲート制御電圧を抵抗Ｒ６を通して供給する構成でも、図４に示した第１の実施の形態と同様の動作を得ることができ、同様の効果がある。
【００２０】
図７は本発明の第２の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は、図４に示した第１の実施の形態の構成に対して、主回路の上下の位置が異なるだけであり、動作及び効果は第１の実施の形態と同様である。
【００２１】
図８は本発明の第３の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は高調波対策を施したクリーンブリッジと言われる回路構成であるが、トランジスタＴｒ１の起動に関する構成及び動作は図４に示した第１の実施の形態と同様で、同様の効果を得ることができる。尚、本例ではコンデンサＣ９に整流回路３側から充電電流を流すことにより、整流回路３から出力される整流電圧が低い周期にも、回路への入力電流を確保して、入力電流の高調波成分を減少させることができる。
【００２２】
図９は本発明の第４の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は、図４に示した第１の実施の形態の構成に対して、過飽和トランスＣＴの代わりに、バラストチョークＢｃｈを用いた回路構成を採っているが、トランジスタＴｒ１の起動に関する構成及び動作は第１の実施の形態と同様で、同様の効果を得ることができる。
【００２３】
図１０は本発明の第５の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は、図９に示した第４の実施の形態の構成に対して、主回路の上下の位置が異なるだけであり、動作及び効果は第１０の実施の形態と同様である。
【００２４】
図１１は本発明の第６の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は高調波対策を施したクリーンブリッジと言われる回路構成であるが、トランジスタＴｒ１の起動に関する構成及び動作は図９に示した第４の実施の形態と同様で、同様の効果を得ることができる。
【００２５】
図１２は本発明の第７の実施の形態の構成を示した回路図である。本例では、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のゲート回路にツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１、及び抵抗Ｒ９から成る回路を有し、この回路により、バラストチョークＢｃｈの２次側Ｂｃｈ２１、２２からゲートに印加される電圧の立上がりと立ち下がりを急峻にし、且つその幅を広くして、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２のオン時間を長くして、スイッチング周波数を低くすることにより、放電灯４に供給するパワーを上げるようにしてあるが、他の回路構成及びその動作は図４に示した第１の実施の態様と同様で同様の効果がある。
【００２６】
図１３は本発明の第８の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は、図１２に示した第７の実施の形態の構成に対して、主回路の上下の位置が異なるだけであり、動作及び効果は第７の実施の形態と同様である。
【００２７】
図１４は本発明の第９の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は高調波対策を施したクリーンブリッジと言われる回路構成であるが、トランジスタＴｒ１の起動に関する構成及び動作は図１２に示した第７の実施の形態と同様で、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
図１５は本発明の第１０の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は電源装置を構成するインバータ回路がフルブリッジで構成されている。トランジスタＴｒ１のゲートと直流電源ラインとの間にインピーダンスＺ１が接続され、トランジスタＴｒ２のゲートと過飽和トランスＣＴのトランジスタＴｒ２側との間にインピーダンスＺ２が接続されている。これにより、電源がオンされると、トランジスタＴｒ１のゲートにインピーダンスＺ１を通って制御電圧が印加されるため、トランジスタＴｒ１のドレイン・ソース間が多少導通し、直流電流がトランジスタＴｒ１、過飽和トランスＣＴ、インダクタＬ、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ４を通って、コンデンサＣ２を充電する。コンデンサＣ２の電位が上昇すると、インピーダンスＺ２を通してトランジスタＴｒ２のゲート電位が上昇し、飽和電位まで上昇すると、トランジスタＴｒ２がオンし、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がスイッチングを開始する。本例も、トランジスタＴｒ２の起動用にトリガダイオードＴＤのような高価な部品を使用しないため、回路のコストを低減させることができると共に、回路規模が小さくなる分、実装を容易とすることができる。
【００２９】
図１６は本発明の第１１の実施の形態の構成を示した回路図である。本例は電源装置を構成するインバータ回路がフルブリッジで構成されている。トランジスタＴｒ３のゲートと直流電源ラインとの間にインピーダンスＺ１（第１のインピーダンス）が接続され、トランジスタＴｒ４のゲートとトランジスタＴｒ３のソースとの間にインピーダンスＺ２（第２のインピーダンス）が接続されている。これにより、電源がオンされると、トランジスタＴｒ３のゲートにインピーダンスＺ１を通って制御電圧が印加されるため、トランジスタＴｒ３のドレイン・ソース間が多少導通し、直流電流がトランジスタＴｒ３、コンデンサＣ２、インダクタＬ、過飽和トランスＣＴ、抵抗Ｒ４を通って、コンデンサＣ２を充電する。コンデンサＣ１の電位が上昇すると、インピーダンスＺ２を通してトランジスタＴｒ４のゲート電位が上昇し、飽和電位まで上昇すると、トランジスタＴｒ４がオンし、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がスイッチングを開始する。本例も、トランジスタＴｒ４の起動用にトリガダイオードＴＤのような高価な部品を使用しないため、回路のコストを低減させることができると共に、回路規模化が小さくなる分、実装を容易とすることができる。
【００３０】
図１７は本発明の照明器具の一実施の形態を示した一部破砕断面図である。１１は口金、１２は器具本体を形成するカバー、１３は放電灯４（発光管）を覆うグローブ、１４はプリント基板で、ここに、図４〜図１６で説明した放電灯点灯用電源回路が搭載されている。口金１１を図示されないソケットにねじ込んで、商用電源をオンにすると、電源装置が動作して、放電灯４に高電圧を供給して、これを点灯する。
【００３１】
【発明の効果】
以上記述した如く本発明の請求項１記載の電源装置によれば、直列接続された２個のスイッチング素子のゲート・ソース間に直流電源からインピーダンスを介して充電される起動用コンデンサを設けるだけで、トリガダイオード等の高価な部品を使用せずに、スイッチング素子の起動を行うことができ、回路のコストを低減することができる。
【００３２】
請求項２記載の放電灯点灯装置によれば、放電灯を確実に始動でき、或いは装置のコストを低減することができる。
【００３３】
請求項３記載の照明器具によれば、放電灯を確実に始動でき、或いは器具のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の放電灯点灯装置の第１の従来構成例を示した回路図。
【図２】従来の放電灯点灯装置の第２の従来構成例を示した回路図。
【図３】従来の放電灯点灯装置の第３の従来構成例を示した回路図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の構成を示した回路図。
【図５】図４に示したＡ点の電圧波形及び電位をトランジスタＴｒ２のドレイン電流波形例を示した波形図。
【図６】本発明の第１実施の形態の実施例を示した回路図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の構成を示した回路図。
【図８】本発明の第３の実施の形態の構成を示した回路図。
【図９】本発明の第４の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１２】本発明の第７の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１３】本発明の第８の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１４】本発明の第９の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１５】本発明の第１０の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１６】本発明の第１１の実施の形態の構成を示した回路図。
【図１７】本発明の照明器具の一実施の形態を示した破砕断面図。
【符号の説明】
１…商用電源
２…高周波漏洩防止用フィルタ
３…整流回路（直流電源）
４…放電灯（放電灯点灯装置）
１２…カバー（照明器具本体）
１３…グローブ（照明器具本体）
１４…プリント基板、
Ｂｃｈ…バラストチョーク
Ｃ…整流電流平滑用コンデンサ（直流電源）
Ｃ１、Ｃ２、…コンデンサ（共振回路）
Ｃ８…コンデンサ（起動用コンデンサ）
Ｃ４…コンデンサ
ＣＴ…可飽和トランス
Ｄ…ダイオード
Ｌ…インダクタ（共振回路）
Ｒ１…電流導入抵抗
Ｒ２…起動補助用抵抗
Ｒ５…抵抗
Ｒ６、Ｒ７…起動用抵抗（第１、第２の抵抗）
ＴＤ…トリガダイオード（トリガ素子）
Ｔｒ１、Ｔｒ２…トランジスタ（スイッチング素子又は第１、第２のトランジスタ）
Ｚ１、Ｚ２…インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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