(57)【要約】【課題】サージ電圧印加時においてもスイッチ素子に現れる電圧を低くすることができる昇降圧回路を有した放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することである。【解決手段】交流電圧を直流電圧に変換する整流回路３の出力端に並列に接続されたコンデンサＣ１の容量は、整流回路３で得られた直流電圧を昇降圧する昇降圧回路４に使用される平滑コンデンサＣ２の容量に対して１％以上の容量に設定する。これにより、サージ電圧が印加された場合であっても昇降圧回路４のスイッチ素子ＦＥＴに印加される電圧を低く抑制する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と；
前記整流回路で得られた直流電圧を昇降圧する昇降圧回路と；
前記昇降圧回路で昇降圧された電圧に基づき共振回路を介して放電ランプに高周波電力を供給するインバータ回路と；
前記整流回路の出力端に並列に接続され、前記昇降圧チョッパに使用される平滑コンデンサの容量に対して１％以上の容量に設定されたコンデンサと；
を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
請求項１の放電ランプ点灯装置と；
前記放電ランプ点灯装置で点灯される放電ランプが装着される器具本体と；
を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプを高周波点灯する放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、放電ランプ点灯装置は、ＬＣ共振型のインバータ回路を備え、放電ランプの始動時にはインバータ回路は高い周波数で発振を開始し、徐々に周波数を下げてＬＣ共振回路の共振周波数に近づける。これにより、インバータ回路の二次電圧が上昇し、二次電圧が放電ランプの始動電圧に達すると放電ランプが放電開始して点灯する。一旦、放電ランプが点灯した後はインバータ回路の周波数をさらに低下させ、安定点灯周波数（点灯時の周波数）で放電ランプを連続点灯する。
【０００３】
高圧放電ランプの場合はグロー放電からアーク放電に転移して放電を開始する特性を有することから、アーク放電転移のために所定時間、高い二次電圧を印加する必要がある。そこで、インバータ回路の前段に設けられた昇圧回路は、高圧放電ランプの始動時には、点灯時よりも高い出力電圧値に制御することで、インバータ回路が高い二次電圧を発生しているときでもストレスを低く抑えている（特許文献１参照）。
【０００４】
一方、放電ランプ点灯装置の電源電圧にサージ電圧が重畳されると、スイッチ素子に過電圧が現れるので、サージ電圧が印加されたときでもスイッチ素子が破壊しないような対策が必要となる。昇圧回路を有した放電ランプ点灯装置の場合には、ダイオードを介して平滑コンデンサがスイッチ素子と並列に接続されていることからサージ電圧の吸収に役立つが、昇降圧回路を用いた放電ランプ点灯装置の場合には、平滑コンデンサがスイッチ素子と並列に接続されないことからサージ電圧の吸収に役立たない。従って、昇降圧回路を用いた放電ランプ点灯装置の場合には、昇降圧回路のスイッチ素子を高耐電圧スイッチ素子としておくことが必要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−５８２８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高耐圧のスイッチ素子はオン抵抗が大きくスイッチングロスが大きいので回路効率の悪化を招く。また、サージ吸収素子（バリスタ）等を追加すると、回路のサイズアップやコストアップを招く。
【０００７】
本発明の目的は、サージ電圧印加時においてもスイッチ素子に現れる電圧を低くすることができる昇降圧回路を有した放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る放電ランプ点灯装置は、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と；前記整流回路で得られた直流電圧を昇降圧する昇降圧回路と；前記昇降圧回路で昇降圧された電圧に基づき共振回路を介して放電ランプに高周波電力を供給するインバータ回路と；前記整流回路の出力端に並列に接続され、前記昇降圧回路に使用される平滑コンデンサの容量に対して１％以上の容量に設定されたコンデンサと；を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明および以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は以下による。
【００１０】
整流回路は、例えばダイオードブリッジの整流器で構成され、商用の交流電圧を直流電圧に変換するものである。昇降圧回路は整流回路で得られた直流電圧を昇降圧するものであり、昇降圧チョッパ回路で構成される。昇降圧回路の入力段には整流器に並列接続されたコンデンサを有し、出力段にはインバータ回路に並列接続された平滑コンデンサを有する。整流器の出力端に接続されたコンデンサは高周波をバイパスさせると共に印加されるサージ電圧を吸収する。コンデンサの容量は、平滑コンデンサの容量に対して１％以上の容量に設定される。これにより、サージ電圧が印加されたときにスイッチ素子を破壊しない電圧に抑制する。
【００１１】
インバータ回路は、昇降圧回路で得られた直流電圧に基づき共振回路を介して放電ランプに高周波電力を供給するものであり、例えば２個のスイッチ素子を有し、整流回路からの直流電圧を入力として２個のスイッチ素子を交互にオンオフ制御して出力側に高周波電圧を出力するハーフブリッジ型で構成され、インバータ回路の出力側に接続された放電ランプに共振回路を介して高周波電力を供給する。
【００１２】
放電ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどを示し、また、発光管にアルミナ管を用いたセラミック放電ランプも含む。共振回路はインダクタおよびコンデンサで構成され、インバータ回路から入力される高周波電圧の周波数に応じて、共振回路の共振周波数付近で高電圧を発生させる。
【００１３】
本発明によれば、整流器の出力端に並列接続されたコンデンサの容量を昇降圧回路に使用される平滑コンデンサの容量に対して１％以上の容量に設定したので、サージ電圧が印加された場合であってもスイッチ素子に印加される電圧を低く抑制できる。
【００１４】
請求項２の発明に係る照明装置は、請求項１の放電ランプ点灯装置と；前記放電ランプ点灯装置で点灯される放電ランプが装着される器具本体と；を備えたことを特徴とする。本発明によれば、請求項１の効果を有する照明装置が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図であり、図１（ａ）はブロック構成図、図１（ｂ）は整流回路および昇降圧回路部分の回路図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、商用の交流電源１からの電源電圧はノイズフィルタ回路２に入力された後、整流回路３に入力される。整流回路３はダイオードブリッジの整流器で構成され、交流電圧を直流電圧に変換する。整流回路で得られた直流電圧は昇降圧回路４に入力され、直流電圧の昇降圧が行われる。昇降圧回路４の出力電圧をＤＣ２７０Ｖとすれば、昇降圧回路４はＡＣ１００Ｖ時には昇圧動作し、ＡＣ２４０Ｖ時には降圧動作となり、ＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖの範囲に渡りインバータ回路６に一定の直流電圧を供給することができる。
【００１７】
昇降圧回路４で昇降圧された直流電圧はインバータ回路６に入力され、インバータ回路６のスイッチ素子のオンオフにより高周波電圧に変換されて放電ランプ５に共振回路７を介して高周波電力を供給する。インバータ回路６は２個のスイッチ素子を有し、整流回路４からの直流電圧を入力として２個のスイッチ素子を交互にオンオフ制御して出力側に高周波電圧を出力するハーフブリッジ型で構成される。また、共振回路７はインダクタおよびコンデンサで構成され、放電ランプ５の始動時において、インバータ回路６から入力される高周波電圧の周波数に応じて、共振回路７の共振周波数付近で高電圧を発生させ放電ランプ５を点灯させる。
【００１８】
図１（ｂ）に示すように、整流回路３は４個のダイオードＤ１〜Ｄ４でブリッジ接続され、整流回路３の出力端にコンデンサＣ１が並列接続されている。昇降圧回路４は、インダクタＬ、ダイオードＤ５、スイッチ素子ＦＥＴを有し、ゲート制御部８によりスイッチ素子ＦＥＴがオン時間制御（ｄｕｔｙ制御）される。昇降圧回路４の出力段には平滑コンデンサＣ２がインバータ回路６と並列に接続されている。
【００１９】
ここで、コンデンサＣ１の容量は、サージ電圧が印加されたときに昇降圧回路４のスイッチ素子ＦＥＴを破壊しない電圧となるように設定される。以下、コンデンサＣ１の容量の選定について説明する。
【００２０】
通常、３５Ｗ以下の放電ランプ５を負荷とした場合、昇降圧回路４の平滑コンデンサＣ２の容量は２２μＦ程度以下のものが選定され、小型化のためには２２μＦより小さい容量のコンデンサが設定される。一方、３５Ｗ以上の放電ランプ５では、昇降圧回路４の平滑コンデンサＣ２の容量は２２μＦ以上のコンデンサが選ばれる。そして、３５Ｗ以上の放電ランプ５を負荷とする放電ランプ点灯装置では、高調波規制が行われている。そこで、平滑コンデンサＣ２の容量を２２μＦとし、コンデンサＣ１の容量を変化させた場合について検討する。
【００２１】
図２は、平滑コンデンサＣ２の容量を２２μＦとしコンデンサＣ１の容量を変化させた場合の昇降圧回路４の１．２μｓ／４８μｓ、６ｋＶ電圧サージ印加時の昇降圧回路４のスイッチ素子ＦＥＴの両端電圧Ｖ１と、コンデンサＣ１の容量と平滑コンデンサＣ２の容量との容量比Ｃ１／Ｃ２との特性図である。図２から分かるように、容量比Ｃ１／Ｃ２が大きくなるほど、つまり、コンデンサＣ１の容量が平滑コンデンサＣ２の容量に近づくほどスイッチ素子ＦＥＴの両端電圧Ｖ１にかかる電圧が小さくなることが分かる。
【００２２】
図３は、コンデンサＣ１の容量と平滑コンデンサＣ２の容量との容量比Ｃ１／Ｃ２を変化させた場合の放電ランプ点灯装置の入力電流Ｉの波形図である。Ｓ１はコンデンサＣ１の容量が１０μＦ（Ｃ１／Ｃ２＝４５％）のときの入力電流Ｉの波形、Ｓ２はコンデンサＣ１の容量が２．２μＦ（Ｃ１／Ｃ２＝１０％）のときの入力電流Ｉの波形、Ｓ３はコンデンサＣ１の容量が０．１μＦ（Ｃ１／Ｃ２＝０．４５％）のときの入力電流Ｉの波形である。図３から分かるように、コンデンサＣ１の容量が０．１μＦ（Ｃ１／Ｃ２＝０．４５％）や２．２μＦ（Ｃ１／Ｃ２＝１０％）のときは入力電流Ｉの波形は良好であり、高調波規格を満足するが、コンデンサＣ１の容量が１０μＦ（Ｃ１／Ｃ２＝４５％）のときは入力電流Ｉの波形はかなり歪みを伴っている。
【００２３】
以上のことから、放電ランプ５が３５Ｗ以下である場合には、高調波規制がないので、スイッチ素子ＦＥＴの耐電圧を考慮に入れ、コンデンサＣ１の容量は、平滑コンデンサＣ２の容量に対して、容量比Ｃ１／Ｃ２が１％以上となる容量に選定する。これにより、サージ電圧の印加時に昇降圧回路４のスイッチ素子ＦＥＴの電圧を耐圧以下に抑制できる。
【００２４】
一方、放電ランプ５が３５Ｗ以上である場合には、高調波規制があるので、スイッチ素子ＦＥＴの耐電圧および高調波を考慮に入れて、コンデンサＣ１の容量は、平滑コンデンサＣ２の容量に対して、容量比Ｃ１／Ｃ２が１％〜１０％となる容量に選定する。これにより、サージ電圧の印加時に昇降圧回路４のスイッチ素子ＦＥＴに印加される電圧を耐圧以下に抑制できると共に、入力電流波形は略正弦波状となるので高調波の抑制もできる。
【００２５】
図４は本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の説明図である。図４では放電ランプ５が高圧放電ランプである場合を示している。第１の実施の形態の放電ランプ点灯装置９は、放電ランプ５が装着される器具本体１０と共に照明装置を構成する。図４に示すように、放電ランプ５は器具本体１０のソケット１１に装着され、放電ランプ点灯装置９により点灯される。点灯した放電ランプ５からの光は、前面側の反射板１２で反射され前面ガラス１３を介して出光される。この第２の実施の形態の照明装置によれば、第１の実施の形態における放電ランプ点灯装置９の効果を有する照明装置が得られる。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の請求項１の発明によれば、昇降圧回路のスイッチ素子の耐圧を高くする必要がないので小型の部品を使用できると共に回路効率を良好にできる。また、特別な追加部品などないので、コストアップも少ない。また、請求項２の発明によれば、請求項１の効果を有する照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る放電ランプ点灯装置の説明図。
【図２】平滑コンデンサＣ２の容量を２２μＦとしコンデンサＣ１の容量を変化させた場合の昇降圧回路４の１．２μｓ／４８μｓ、６ｋＶ電圧サージ印加時の昇降圧回路４のスイッチ素子ＦＥＴの両端電圧Ｖ１と、コンデンサＣ１の容量と平滑コンデンサＣ２の容量との容量比Ｃ１／Ｃ２との特性図。
【図３】コンデンサＣ１の容量と平滑コンデンサＣ２の容量との容量比Ｃ１／Ｃ２を変化させた場合の放電ランプ点灯装置の入力電流Ｉの波形図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の説明図。
【符号の説明】１…交流電源、２…ノイズフィルタ回路、３…整流回路、４…昇降圧回路、５…放電ランプ、６…インバータ回路、７…共振回路、８…ゲート制御部、９…放電ランプ点灯装置、１０…器具本体、１１…ソケット、１２…反射板、１３…前面ガラス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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