(57)【要約】【目的】簡単な回路構成で安価でありながら力率が良好で入力電流の高調波歪みの少ない放電灯点灯装置を提供する。【構成】商用交流電源１を整流し、放電灯ＦＬを高周波点灯させる降圧チョッパとチャージポンプを併用した部分平滑方式の放電灯点灯装置１０であり、部分平滑電源４の電解コンデンサＣ７、Ｃ８に充電された電圧より、低い商用交流電源電圧になった時は、コンデンサＣ３、Ｃ４の力を借りて、商用交流電源１を利用することができて、商用交流電源１からの入力電流が急に途切れること無く、正弦波に近い入力電流が利用できる回路構成であり、力率が高く、高調波歪みが小さく、且つ簡単な回路構成で低コストである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
降圧チョッパとチャージポンプを併用した部分平滑方式の放電灯点灯装置であって、
商用交流電源を整流し、直列接続した２個の小容量のコンデンサに充電した電源を非平滑電源とし、
出力回路は、直列接続された２個のスイッチング素子を有するとともに該２個のスイッチング素子の接続点を一方の出力端１とし、２個のスイッチング素子の他端は各々、部分平滑電源のプラス端とマイナス端に接続され、他方の出力端２は前記非平滑電源の２個のコンデンサの接続点から供給するものであり、
前記出力回路の２個のスイッチング素子の接続点に一端が接続されたインダクタと、該インダクタの他端にそれぞれアノード側、カソード側が接続された２個のダイオードと、前記２個のダイオードの他端間に接続された直列接続の２個の電解コンデンサと、前記２個の電解コンデンサの接続点と電源ラインのプラス側及びマイナス側との間にそれぞれ接続された２個のコンデンサと、前記２個の電解コンデンサと電源ラインのプラス側及びマイナス側間に２個の放電用ダイオードがカソード側が電源ラインのプラス側、アノード側が電源ラインのマイナス側になるように接続された構成として、前記出力回路の２個のスイッチング素子により交互に前記非平滑電源より電解コンデンサに充電して電源とする部分平滑電源を有し、
負荷回路は、放電灯と、これに直列接続されたインダクタと、並列接続されたコンデンサと、からなる直列共振回路を構成するものであり、
前記非平滑電源と前記部分平滑電源のプラス側とマイナス側は、極性を非平滑電源から部分平滑電源へ充電可能な向きとしたダイオードとフィルムコンデンサとを並列接続したものによって各々接続されていることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１の放電灯点灯装置における前記部分平滑電源に代えて、前記出力回路の２個のスイッチング素子の接続点に一端が接続されたインダクタと、該インダクタの他端にそれぞれアノード側、カソード側が接続された２個のダイオードと、前記２個のダイオードの他端間に接続された１個の電解コンデンサと、前記電解コンデンサの各端と電源ラインのプラス側及びマイナス側との間にそれぞれ接続された２個のコンデンサと、前記電解コンデンサと電源ラインのプラス側及びマイナス側間に２個の放電用ダイオードがカソード側が電源ラインのプラス側、アノード側が電源ラインのマイナス側になるように接続された構成として、前記出力回路の２個のスイッチング素子により交互に前記非平滑電源より電解コンデンサに充電して電源とする部分平滑電源を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
非平滑電源から供給の出力端２の供給点を、非平滑電源のプラス側にフィルムコンデンサの片端を接続し、該フィルムコンデンサの他端を出力端の出力端２とする請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
非平滑電源から供給の出力端２の供給点を、非平滑電源のマイナス側にフィルムコンデンサの片端を接続し、該コンデンサの他端を出力端２とする請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
非平滑電源の電圧波形または前記商用交流電源の交流波形を監視する電圧波形監視回路と、出力回路のスイッチング素子を駆動する発振回路及びその動作周波数を前記電圧波形監視回路の監視信号に基づき制御する制御回路と、を備える請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
負荷回路が、直列接続されたインダクタと並列接続されたコンデンサとを有して直列共振回路を構成する放電灯を複数個並列接続してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
部分平滑電源の電解コンデンサの接続点に商用交流電源の入力端の片端を接続し、商用交流電源の他端を極性を順方向に直列接続した２個の整流ダイオードの接続点に接続した倍電圧整流回路の構成であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
出力回路の出力端と負荷回路との間に出力絶縁トランスが挿入されていることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は入力電流の高調波歪みを改善した電源回路を備える放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、商用交流電源を使用する放電灯点灯装置などの機器の電源の高調波歪みに関する問題がクローズアップされている。
【０００３】
日本においても、ＩＥＣ規格（IEC61000-3-2）準拠の「家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン」（非特許文献１）が平成１２年１２月に出され、現在のところ行政指導による自主規制ではあるが、下記［表１］のようなクラス別（クラスＡ〜クラスＤ）の規格を設けている。
【０００４】
【表１】
2004207095.tif 000003
【０００５】
照明機器としての蛍光灯等の放電灯点灯装置では最も厳しいクラスＣが適用になる。
【０００６】
また、放電灯点灯装置を冷蔵ショーケース等の業務用機器に使用する場合の適用規格は、現在のところ、照明機器としてではなくその他の機器として主に規格の緩いクラスＡを満足すれば良いことになっているが、機器によっては照明機器の分類になることもあり、クラスＣの要求を満たすことが要請されてきている。
【０００７】
海外では、今後、照明機器ではないものでも放電灯点灯装置が内蔵されていればクラスＣが適用されてしまう場合も有り得る。
【０００８】
而して、放電灯点灯装置において、高い力率を維持しつつ高調波歪みを低減する電源回路の開発が鋭意為されている。
【０００９】
商用交流電源を整流して放電灯を高周波点灯させる方式の従来の放電灯点灯装置のスイッチング電源回路については、例えば、社団法人照明学会が１９９９年５月に発行した照明用電子安定器における入力電流高調波問題研究調査委員会著の研究調査報告書「照明用電子安定器における入力電流高調波問題の研究」（ＪＩＥＲ−０６３）に現況がまとめられている（非特許文献２）。
【００１０】
上記研究報告書の５５頁以下に従来の広義のアクティブフィルタ方式の放電灯点灯装置の基本回路例が多数記載されている。
【００１１】
先ず、図８の（ａ）は独立型チョッパ方式の簡略化した回路図である。図８の（ｂ）にそのチョッパ部のスイッチング波形を示す（詳細は非特許文献２の５５−５６頁参照。）。この回路方式は高調波抑制特性には優れるものの、回路が複雑、高価で、電源投入時の突入電流は防止できない。また、出力するまでの間に２段のスイッチング回路を通過するため、電力効率が低下する（昇圧チョッパ方式は原理的に突入電流抑制機能は無い。）。
【００１２】
図９はスイッチング素子兼用型昇圧チョッパ方式の回路図である（詳細は非特許文献２の５５−５６頁参照。）。
【００１３】
図１０は高周波電圧源型チャージポンプ方式の回路図である（詳細は非特許文献２の５８−６１頁参照。）。
【００１４】
図１１は高周波電流源型チャージポンプ方式の回路図である（詳細は非特許文献２の６１−６２頁参照。）。
【００１５】
図１２は昇圧チョッパ、チャージポンプ併用方式の回路図である（詳細は非特許文献２の６４−６５頁参照。）。
【００１６】
図１３は降圧チョッパ、チャージポンプ併用方式の回路図である（詳細は非特許文献２の６５頁参照。）。
【００１７】
次に、本願出願人が先に創出した下記［特許文献１］に記載されている部分平滑電源方式の放電灯点灯装置は図１４の放電灯点灯装置５０のような構成であり、アクティブフィルタ回路のスイッチング電源としてインバータ回路の高周波出力を一部戻してインダクタを介して２個のコンデンサＣ３、Ｃ４に充電させることでアクティブフィルタ回路の正負２個のスイッチング電源とする点に特徴を有する。
【００１８】
また、上記回路の簡略化した回路として図１５に示される放電灯点灯装置６０のような構成がある。この回路は図１４の回路構成におけるインダクタＬ１、Ｌ２を１つのインダクタＬｉで共用させ、フライホイールダイオードＤ７、Ｄ８を省略している。そして、コンデンサＣ８への充電はスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬｉ、ダイオードＤ７の経路を通って行われ、Ｉｌ１のフライホイールダイオードとしてはＱ１の内部ダイオードを利用している。また、コンデンサＣ７への充電は同様にＱ１、Ｌｉ、Ｄ６の経路をＩｌ２が流れることにより行われる。前記同様Ｉｌ２のフライホイールダイオードとしてはＱ２の内部ダイオードを利用している。
【００１９】
上記部分平滑方式の放電灯点灯装置（図１４、図１５）は２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２が均等に作用して部分平滑する。
【００２０】
図１５の部分平滑電源の主要部分の波形を図１６の模式図を使用して簡単に説明する。
【００２１】
図１６の（１）の電圧波形は（非平滑電源電圧）＋（部分平滑電源）の波形である。波形ａは商用交流電源１の整流後の非平滑電源２の電圧波形であり、波形ｂは部分平滑電源４の２個の電解コンデンサＣ７、Ｃ８の電圧の総和電圧である。（２）の波形ｃは商用交流電源１からの入力電流であり、整流ブリッジＤ１の出力電流波形を示す。（３）の出力電流波形の波形ｄはスイッチングにより電解コンデンサＣ７、Ｃ８に蓄えた電力の電解コンデンサエネルギーを商用交流電源電圧が低くなった時に電解コンデンサから放電される電流波形である。これら波形図から電圧波形の谷を埋める網線部分は全て電解コンデンサエネルギーで賄われ、（２）の入力電流波形は完全に途切れていて、理想的な正弦曲線からはやや乖離したものとなっている。
【００２２】
【特許文献１】
特開平６−３０５６５号公報（特許第２６２２３２５号）。
【００２３】
【非特許文献１】
通商産業省／資源エネルギー庁公益事業部発行、「家電・汎用品高調波抑制対策ガイドライン」、平成１２年１２月
【非特許文献２】
社団法人照明学会／照明用電子安定器における入力電流高調波問題研究調査委員会著、研究調査報告書「照明用電子安定器における入力電流高調波問題の研究」（ＪＩＥＲ−０６３）、１９９９年５月、ｐ．５５−６５。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
放電灯点灯装置の方式別の基本波１００に対する高調波次数の割合（％）と入力力率を旧来の磁気回路式安定器と前述のクラスＣ規格と比較したものを下記［表２］に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
本願出願人が先に創出した［特許文献１］の発明（特願平４−１２４８２３号）のような部分平滑方式では、入力力率の改善には優れた効果を得て、前記クラスＡの規格を満足することはできるが、クラスＣの規格に対しては厳しくなっている。
【００２７】
入力電流波形の高調波歪み問題に対しては昇圧型のアクティブフィルタ方式が理想的な力率を実現しつつクラスＣ規格をクリアするものであるが、回路構成が複雑であって高コストとなっているのが現状である。
【００２８】
また、前述のように種々の電源回路方式の放電灯点灯装置の提案が為されているが、コスト低減の要求が非常に厳しい照明機器の分野では、高い入力力率を有しつつクラスＣ規格を満足するまで高調波歪みを低減した電源回路を十分な低コストで提供するまでには至っていない。
【００２９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単で安価な回路構成でありながら高い入力力率を有し、且つ商用交流電源の入力電流の高調波歪みが少なくＩＥＣ規格準拠のクラスＣの高調波規制を十分に満足する電源回路を備えた放電灯点灯装置を提供するものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するために、
（１）降圧チョッパとチャージポンプを併用した部分平滑方式の放電灯点灯装置であって、
商用交流電源を整流し、直列接続した２個の小容量のコンデンサに充電した電源を非平滑電源とし、
出力回路は、直列接続された２個のスイッチング素子を有するとともに該２個のスイッチング素子の接続点を一方の出力端１とし、２個のスイッチング素子の他端は各々、部分平滑電源のプラス端とマイナス端に接続され、他方の出力端２は前記非平滑電源の２個のコンデンサの接続点から供給するものであり、
前記出力回路の２個のスイッチング素子の接続点に一端が接続されたインダクタと、該インダクタの他端にそれぞれアノード側、カソード側が接続された２個のダイオードと、前記２個のダイオードの他端間に接続された直列接続の２個の電解コンデンサと、前記２個の電解コンデンサの接続点と電源ラインのプラス側及びマイナス側との間にそれぞれ接続された２個のコンデンサと、前記２個の電解コンデンサと電源ラインのプラス側及びマイナス側間に２個の放電用ダイオードがカソード側が電源ラインのプラス側、アノード側が電源ラインのマイナス側になるように接続された構成として、前記出力回路の２個のスイッチング素子により交互に前記非平滑電源より電解コンデンサに充電して電源とする部分平滑電源を有し、
負荷回路は、放電灯と、これに直列接続されたインダクタと、並列接続されたコンデンサと、からなる直列共振回路を構成するものであり、
前記非平滑電源と前記部分平滑電源のプラス側とマイナス側は、極性を非平滑電源から部分平滑電源へ充電可能な向きとしたダイオードとフィルムコンデンサの並列接続したものによって各々接続されていることを特徴とする放電灯点灯装置を提供する。
（２）上記（１）の放電灯点灯装置における前記部分平滑電源に代えて、前記出力回路の２個のスイッチング素子の接続点に一端が接続されたインダクタと、該インダクタの他端にそれぞれアノード側、カソード側が接続された２個のダイオードと、前記２個のダイオードの他端間に接続された１個の電解コンデンサと、前記電解コンデンサの各端と電源ラインのプラス側及びマイナス側との間にそれぞれ接続された２個のコンデンサと、前記電解コンデンサと電源ラインのプラス側及びマイナス側間に２個の放電用ダイオードがカソード側が電源ラインのプラス側、アノード側が電源ラインのマイナス側になるように接続された構成として、前記出力回路の２個のスイッチング素子により交互に前記非平滑電源より電解コンデンサに充電して電源とする部分平滑電源を有することを特徴とする放電灯点灯装置を提供する。
（３）非平滑電源から供給の出力端２の供給点を、非平滑電源のプラス側にフィルムコンデンサの片端を接続し、該フィルムコンデンサの他端を出力端の出力端２とする上記（１）または（２）に記載の放電灯点灯装置を提供する。
（４）非平滑電源から供給の出力端２の供給点を、非平滑電源のマイナス側にフィルムコンデンサの片端を接続し、該コンデンサの他端を出力端２とする上記（１）または（２）に記載の放電灯点灯装置を提供する。
（５）非平滑電源の電圧波形または前記商用交流電源の交流波形を監視する電圧波形監視回路と、出力回路のスイッチング素子を駆動する発振回路及びその動作周波数を前記電圧波形監視回路の監視信号に基づき制御する制御回路と、を備える上記（１）または（２）に記載の放電灯点灯装置を提供する。
（６）負荷回路が、直列接続されたインダクタと並列接続されたコンデンサとを有して直列共振回路を構成する放電灯を複数個並列接続してなることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の放電灯点灯装置を提供する。
（７）部分平滑電源の電解コンデンサの接続点に商用交流電源の入力端の片端を接続し、商用交流電源の他端を極性を順方向に直列接続した２個の整流ダイオードの接続点に接続した倍電圧整流回路の構成であることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れかに記載の放電灯点灯装置を提供する。
（８）出力回路の出力端と負荷回路との間に出力絶縁トランスが挿入されていることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れかに記載の放電灯点灯装置を提供する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本発明に係る第１の放電灯点灯装置の回路図である。
【００３３】
図２は本発明に係る第２の倍電圧整流方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【００３４】
図３は本発明に係る第３の放電灯点灯装置の回路図である。
【００３５】
図４は本発明に係る第４の放電灯点灯装置の回路図である。
【００３６】
図５は本発明に係る第１の放電灯点灯装置の主要部の波形の模式図である。
【００３７】
図６は本発明に係る第１の放電灯点灯装置の商用交流電源の入力電流波形（実測）である。
【００３８】
図７は本発明に係る第１の放電灯点灯装置における蛍光灯１灯分の出力電流波形（実測）である。
【００３９】
図１において、放電灯点灯装置１０の構成を、電気的動作を含めて以下説明する。
【００４０】
先ず、負荷回路は、放電灯の典型である１乃至複数の蛍光灯ＦＬと、各蛍光灯ＦＬに並列接続されたコンデンサＣｆと、直列接続されたインダクタＣＨｎ（ｎ＝１、２、・・・）と、から構成され、出力端は部分平滑電源４間に直列接続されたスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点を出力の片端子（出力端１）とし、入力電源は商用交流電源１をダイオードブリッジＤ１で全波整流し、非平滑電源２の直列接続された２個の小容量のコンデンサＣ１、Ｃ２に充電し、該コンデンサＣ１、Ｃ２同士の接続点を出力他端の出力端子（出力端２）としている。
【００４１】
部分平滑電源４の平滑部分は、前記の２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２で交互にインダクタＬ１を通してダイオードＤ６、Ｄ７により、プラス側、マイナス側の電解コンデンサＣ７、Ｃ８の双方に充電する。更に前記電解コンデンサに充電する為の経路を構成するために、直列接続された電解コンデンサＣ７、Ｃ８の中点に各々コンデンサＣ５、Ｃ６が接続され、各々コンデンサＣ５、Ｃ６の他端は各々部分平滑電源４のプラスライン、マイナスラインに接続され、前記直列接続された２個の電解コンデンサＣ７、Ｃ８の電源側のプラス側とマイナス側に放電用ダイオードＤ４、Ｄ５を各々接続し、各ダイオードＤ４、Ｄ５の他端はカソード側を部分平滑電源４のプラス側に、他のダイオードのアノード側を部分平滑電源４のマイナス側になるように接続し、前記部分平滑電源４のプラスライン、マイナスラインにスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の電源側を各々接続し、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を前記負荷回路への出力用と部分平滑電源４用とで併用する。
【００４２】
また、非平滑電源２と部分平滑電源４との接続は、ダイオードＤ２、Ｄ３とコンデンサＣ３、Ｃ４の２組みのダイオードとコンデンサの並列回路がプラス側、マイナス側に各々挿入された構成としている。上記ダイオードＤ２、Ｄ３の極性は各々非平滑電源２から部分平滑電源４へと充電できる極性とする。
【００４３】
実際に試作実験した図１の回路図の放電灯点灯装置１０は、負荷として蛍光灯ＦＬ４０Ｓ×１０灯の並列接続とした。
【００４４】
各灯の負荷回路は各々の管毎に蛍光灯と直列接続されたインダクタＣＨ１、ＣＨ２・・・と各管に並列接続されたコンデンサＣｆの直列共振回路で構成されている。
【００４５】
出力段のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は２個のＦＥＴを直列接続した所謂ハーフブリッジ方式を採用している。
【００４６】
スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２への電源供給端は部分平滑電源４にも接続されているので、出力はスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング動作により、負荷回路への供給と共に部分平滑電源４にも交互に充電する。
【００４７】
本発明の放電灯点灯装置１０は負荷として多灯用（大容量）も射程に置いている。そのため、回路の電力損失を極力少なくするべく、回路設計時にハーフブリッジ回路の上下バランスの十分な配慮が肝要である。
【００４８】
電源は商用交流電源（２００／２２０Ｖ）を整流し、非平滑になる程度の小容量のコンデンサ（フィルムコンデンサ）Ｃ１、Ｃ２を充電する。
【００４９】
この非平滑電源２の直列接続された小容量のコンデンサＣ１、Ｃ２の中点を出力端２とし、複数の蛍光灯ＦＬを擁する負荷回路への電力供給端の共通（コモン）ラインとする。
【００５０】
上記コンデンサＣ１、Ｃ２の容量は、試作実験では、Ｃ１＝４．４μＦ、Ｃ２＝４．４μＦとした。
【００５１】
前記非平滑電源２と前記部分平滑電源４とは、極性を非平滑電源２から部分平滑電源４へ順方向に電流を流せる方向としたダイオードＤ２、Ｄ３とコンデンサＣ３、Ｃ４の並列接続の２組を、電源ラインのプラス側、マイナス側に各々１組みづつ挿入して互いに接続されている。上記ダイオードＤ２、Ｄ３の効果で、部分平滑電源４から非平滑電源２へは電流方向が逆になるため、流れることはない。よって部分平滑電源４の電解コンデンサＣ７、Ｃ８に充電された電圧より、低い商用交流電源電圧になった時は、コンデンサＣ３、Ｃ４の力を借りて、商用交流電源１を利用することができて、商用交流電源１からの入力電流が急に途切れること無く、正弦波に近い入力電流が利用できることになる。
【００５２】
コンデンサＣ３、Ｃ４の容量は商用交流電源１の周波数に対してはインピーダンスが大きく、スイッチング動作周波数の高周波（例えば５５ＫＨｚ）に対しては有効になる容量とする。試作実験では、０．０７８μＦでＣ３、Ｃ４同容量とした。
【００５３】
以下、動作原理をより詳細に図１の回路図と図５の主要部の波形模式図を用いて説明する。
【００５４】
非平滑電源２の電圧波形を図５の（１）の波形ｅに示す（ハッチング部分の電圧を削除した波形。）。但し、出力のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にはハッチング部分も含んだ電圧が印加される。
【００５５】
商用交流電源１の高調波が抑制された入力電流（整流ブリッジ出力の波形）は図５の（２）の波形ｇに示す。
【００５６】
試作実験の実際に測定した入力電流波形を図６に示す。図６より明らかなように概ね正弦波に近いものとなっており、力率が高く、高調波歪みが少ないものであることが判る。
【００５７】
また、部分平滑電源４の電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）から放電する電流波形は図５の（３）の波形ｈのようになり、電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の放電電流は、図から判るように図１６の従来型と比べると、考案の放電電流は約５０％の電流になっている（Ｃ３、Ｃ４の容量で放電電流値を調整する。）。その理由は、不足の約５０％の電流は商用交流電源１から供給されているためである（商用交流周波数のタイミング）。
【００５８】
よって、商用交流電源１からの供給電流波形は途切れること無く供給し、高調波歪みを抑制することができるのである。
【００５９】
部分平滑電源４の電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の総和電圧以上の電圧が商用交流電源１から供給される時は、併用のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２により高周波の交番電流が負荷回路へ出力されると共に、部分平滑電源４の電解コンデンサＣ７、Ｃ８にインダクタＬ１、ダイオードＤ６、Ｄ７を通して充電される。
【００６０】
部分平滑電源４の電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の総和電圧以下に商用交流電源１の電圧がなった時、出力する電圧が不足するため、電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の充電エネルギーが必要になり、電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の放電経路はコンデンサＣ３を通りＤ４、Ｃ７、Ｃ８、Ｄ５、Ｑ２（動作時）の順に電流が流れ、負荷回路へと供給される。
【００６１】
その時、コンデンサＣ３の容量は小さい（０.０７８μＦ）ので、動作周波数の１サイクルで、部分平滑電源４側のコンデンサＣ３の電位がマイナスに充電される。充電が進むとＣ３＋Ｃ７＋Ｃ８の電位の総和は動作周波数に同期し、電圧が下がり、Ｃ６のプラス電源側の電圧も下がることになり、その電圧変化により、コンデンサＣ４を通して非平滑電源２からも電流供給を受けることになる。
【００６２】
電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の電圧より非平滑電源２の電圧が低い度合いが少ない間はダイオードＤ３に流れる電流が多く、非平滑電源電圧が０になると当然、ダイオードＤ３に流れる電流は０となる。反面、コンデンサＣ４に流れる電流は最大となる。つまり、この時に電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）から放電される電流が最大になる。ダイオードＤ３の働きとダイオードＤ２の働きは同じで、機能するタイミングが異なる。動作周波数の交番電流の行きと帰りのタイミングで機能するのである。
【００６３】
供給を受ける電流はコンデンサＣ３、Ｃ４の容量が同じことから、電解コンデンサＣ７、Ｃ８からと、非平滑電源２からの供給電流が同じになる。よってコンデンサＣ１、Ｃ２の中点電圧が保たれつつ、非平滑電源２より電流供給を受けられて、図５の（３）の電流波形になる。
【００６４】
前記電流方向の電圧解除（リセット）はスイッチング素子Ｑ１が動作することにより成立する。
【００６５】
出力電流が途切れない様にしているエネルギーは電解コンデンサ（Ｃ７＋Ｃ８）の電荷であり、１灯当たりの実際の出力電流の様子を図７の出力電流波形図に示す。なお、試作実験での電解コンデンサＣ７、Ｃ８の容量は３３０μＦである。
【００６６】
下記［表３］に試作実験の放電灯点灯装置１０の一般電気特性と高調波電流成分の実測値（％）をガイドラインのクラスＣの規格と比較して示す。これより本発明の放電灯点灯装置がガイドラインのクラスＣの規格を十分に満足することが判る。
【００６７】
【表３】
2004207095.tif 000005
【００６８】
次に、図２の回路図の放電灯点灯装置２０は、商用交流電源の電圧が１００Ｖ等で、倍電圧整流したい場合に有効な方式である。
【００６９】
商用交流電源１の片相を部分平滑電源４の電圧中点に接続し、商用交流電源１の他相を２個の整流ダイオードＤ１ａ、Ｄ１ｂの接続点に接続した所謂倍電圧整流構成にしている。
【００７０】
次に、図３の回路図の放電灯点灯装置３０では、商用交流電源１が２００Ｖ、２２０Ｖと高い電圧の場合で、負荷が１灯〜４灯程度と比較的軽い場合に経済性を高めるため、部分平滑電源４の電解コンデンサをＣ７の１個にした構成としている。
【００７１】
次に、図４の回路図の放電灯点灯装置４０では、出力回路の出力端１、２と負荷回路との間に安全回路として出力絶縁トランスＴ１が挿入されている構成である。負荷回路側に異常が発生して異常電流が流れた場合に、感電、火災防止に効果が得られる。
【００７２】
なお、図１〜図４の放電灯点灯装置１０、２０、３０、４０では、全てスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のゲートに絶縁トランス５を介して発振回路／制御回路６が接続されており、電源入力の電圧波形監視回路３の監視信号Ｓを受けてスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の高周波スイッチング駆動を制御している構成としている。上記発振回路／制御回路６や電圧波形監視回路３については既存の回路がそのまま適用することができる。然し、装置毎に多少の特性調整が必要なことは当然である。また、絶縁トランスについては絶縁の機能さえあれば狭義のトランスに限るものではない。
【００７３】
ところで、前述の放電灯点灯装置５０、６０以外で本発明に係る放電灯点灯装置１０、２０、３０、４０と動作的に近いと思われる回路方式として、従来技術で示した図１３の降圧チョッパ、チャージポンブ併用方式が有るが、これと比較して本発明の放電灯点灯装置の特徴は下記（イ）〜（ホ）の点にある。
（イ）電源のプラス、マイナスに対して対称の回路構成になっていて、２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２に均等に電流負担させることができるため、経済的な素子を選定できる。
（ロ）電源に対して対称の回路構成になっている為、倍電圧回路への変換が容易である。また、全波整流方式、倍電圧整流方式の共通基板にすることも可能になり、経済性に優れている。
（ハ）部分平滑電源電圧より入力電圧が低い期間の非平滑電源２からの電流吸い上げ方法が電源のプラス、マイナス双方に入っているため、従来方法はチャージポンプ用のコンデンサＣｉｎの充電が完了してから非平滑電源から電流を吸い上げることになるのに対して、本発明の所謂電流吸い上げ方式では、部分平滑電源４からの放電電流制限用のコンデンサＣ３が充電開始し始めると同時に非平滑電源２からの電流吸い上げ用コンデンサＣ４の吸い上げが始まり、急激な入力電流の吸い上げモードヘの移行を和らげられ、高周波リップルを減少できる。
（ニ）電源の回路全体がプラス側、マイナス側で対称の為、対地電圧が高い電源の場合に、非平滑電源２の電圧中点から出力の出力端２を出すことができて、他端の出力端１に直流阻止コンデンサＣ９を入れることにより、実質の対地電圧を半分にできて、感電に対する安全性が高い放電灯点灯装置が実現できる（図１、図３参照）。
（ホ）電源回路全体がプラス側、マイナス側で対称の為、ハーフブリッジ方式の自励式放電灯点灯装置にも適用が容易である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明に係る放電灯点灯装置は、上記のように構成されているため、
（１）部分平滑電源にはプラス側とマイナス側が対称の回路を構成し、更に高調波歪み改善のための回路を含めた電源回路全体がプラス側とマイナス側で対称の回路構成にすることにより、２個のスイッチング素子に均等に回路電流を負担させることができ、経済性、回路の信頼性が高い、電源入力電流の高調波が少ない多灯用の大容量の蛍光灯点灯装置が実現できる。
（２）部分平滑方式の原理が降圧チョッパ方式の応用の為、電源投入時の突入電流が非常に少ない。
（３）電源入力電流の高調波のガイドライン（クラスＣ）を満足することができて、力率も０．９８を越え、高効率、高力率の高調波歪みの少ない回路構成となり、１灯〜複数灯を対象に、自励から他励を問わず、業務用から家庭用まで、幅広い分野に展開でき、低コストで省エネルギー効果の高い放電灯点灯装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】本発明に係る第２の放電灯点灯装置の回路図である。
【図３】本発明に係る第３の放電灯点灯装置の回路図である。
【図４】本発明に係る第４の放電灯点灯装置の回路図である。
【図５】本発明に係る第１の放電灯点灯装置の主要部の波形の模式図である。
【図６】本発明に係る第１の放電灯点灯装置の商用交流電源の入力電流波形（実測）である。
【図７】本発明に係る第１の放電灯点灯装置における蛍光灯１灯分の出力電流波形（実測）である。
【図８】（ａ）は従来の独立型チョッパ方式の簡略化した回路図であり、（ｂ）はそのチョッパ部のスイッチング波形である。
【図９】従来のスイッチング素子兼用型昇圧チョッパ方式の回路図である。
【図１０】高周波電圧源型チャージポンプ方式の回路図である。
【図１１】高周波電流源型チャージポンプ方式の回路図である。
【図１２】昇圧チョッパ、チャージポンプ併用方式の回路図である。
【図１３】従来の降圧チョッパ、チャージポンプ併用方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【図１４】従来の部分平滑電源方式の放電灯点灯装置の回路図である。
【図１５】従来の部分平滑電源方式の簡略化した放電灯点灯装置の回路図である。
【図１６】従来の部分平滑電源方式の放電灯点灯装置における部分平滑電源の主要部分の波形の模式図である。
【符号の説明】
１    商用交流電源
２    非平滑電源
３    非平滑電源の入力電圧波形の監視回路
４    部分平滑電源
５    絶縁トランス
６    発振回路／制御回路
７    高周波出力段（スイッチング素子部）
Ｄ１    整流ブリッジ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ９  （フィルム）コンデンサ
Ｃ７、Ｃ８  電解コンデンサ
Ｄ２〜Ｄ７    ダイオード
Ｑ１、Ｑ２    スイッチング素子（ＦＥＴ）
Ｌ１    インダクタ
ＣＨ１、ＣＨ２・・・    チョークコイル
Ｃｆ    蛍光灯始動用コンデンサ
ＦＬ    蛍光灯（ＦＬ４０Ｓ）
Ｓ    監視信号
１０、２０、３０、４０、５０、６０      放電灯点灯装置
【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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