(57)【要約】【課題】放射ノイズや端子ノイズの低減を図る。【解決手段】放電灯３を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチングにより入力電源電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と；この昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧を上記放電灯３側へ伝達する昇圧トランス２と；上記昇圧チョッパ回路のスイッチング素子ＦＥＴ１へ１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの駆動信号を送出する昇圧駆動回路５とを具備し；上記スイッチング素子ＦＥＴ１のピーク損失を２００Ｗ以下に構成した。【選択図】  図１
2004207050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；
スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチングにより入力電源電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と；
この昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧を上記放電灯側へ伝達する昇圧トランスと；
上記昇圧チョッパ回路のスイッチング素子へ１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの駆動信号を送出する昇圧駆動回路とを具備し；
上記スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
透光性バルブ内に放電を生起させるための１対の電極を備え、その電極の少なくとも１つが上記透光性バルブの外面または内面に設けられた放電灯と；
請求項１に記載の放電灯点灯装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
放電灯を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；
スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチングにより入力電源電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と；
この昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧を上記放電灯側へ伝達する昇圧トランスと；
上記昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチング損失波形における立ち上がりまたは立ち下がり時間が１ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃとなるよう信号を送出する昇圧駆動回路とを具備し；
上記スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
透光性バルブ内に放電を生起させるための１対の電極を備え、その電極の少なくとも１つが上記透光性バルブの外面または内面に設けられた放電灯と；
請求項３に記載の放電灯点灯装置と；
を具備する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】
この発明は、透光性バルブの内面に発光層を有し、１対の電極の少なくとも一方が上記透光性バルブの内面または外面に設けられた放電灯を点灯するための放電灯点灯装置及びそれを用いた照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の斯種の放電灯点灯装置としては、特開２００１−１６０４９７号に記載のものを挙げることができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６０４９７号（図１、図２及び図９、これら図に関する説明部分）
【０００４】
上記の如き従来の放電灯点灯装置においては、昇圧駆動回路により昇圧チョッパ回路のスイッチング素子を駆動する周波数が１００ＫＨｚ程度であり、また、上記昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチング損失波形における立ち上がりまたは立ち下がり時間が３０ｎｓｅｃ〜２００ｎｓｅｃとなるよう信号を送出していた。
【０００５】
また、効率アップのために上記スイッチング素子のスイッチングスピードを早めにしており、このために上記スイッチング素子のピーク損失が２００Ｗを超えていた。
【０００６】
ここで、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチング損失波形における立ち上がりまたは立ち下がり時間、ピーク損失を理想的波形を用いて説明する。このスイッチング素子がＦＥＴ（電解効果トランジスタ）であるとして、Ｄ−Ｓ（ドレイン−ソース）間電圧波形ＶDSとＤ（ドレイン）電流波形ＩD を示すと、図６（ａ）に示すようである。
【０００７】
上記Ｄ−Ｓ間電圧波形ＶDSとＤ電流波形ＩD に対応して、スイッチング素子のスイッチング損失波形Ｌを示すと図６（ｂ）に示すようである。このスイッチング損失波形Ｌにおいて、Ｌonはターンオン時スイッチング損失の部分を示し、Ｌoff はターンオフ時スイッチング損失の部分を示している。
【０００８】
また、ＬonにおいてＴup-on は立ち上がり時間を示し、Ｔdown-on は立ち下がり時間を示す。更に、Ｌoff においてＴup-offは立ち上がり時間を示し、Ｔdown-offは立ち下がり時間を示す。また、Ｌp はピーク損失を示している。
【０００９】
上記の説明を前提として、本発明の実施例を示す図１と基本的な構成要素が同一である従来例の放電灯点灯装置において、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子であるＦＥＴ１のＤ−Ｓ（ドレイン−ソース）間電圧波形ＶDSとＤ（ドレイン）電流波形ＩD を示すと、図４のｃｈ１、ｃｈ２に示すようである。つまり、ＦＥＴ１のＤ−Ｓ（ドレイン−ソース）間電圧の最大値は１０１Ｖであり、Ｄ（ドレイン）電流の最大値は３．７６Ａである。
【００１０】
上記に対応して、スイッチング素子であるＦＥＴ１のスイッチング損失を示すと図４のＭ１に示すようである。そして、このスイッチング損失波形Ｍ１から、ターンオフ時のスイッチング損失Ｌp-off は２６２ｗ（９６ＭＨｚ）であり、ターンオン時のスイッチング損失Ｌp-onは２２０ｗ（４３ＭＨｚ）であり、いずれも２００Ｗを超えている。
【００１１】
上記のスイッチング損失に対応する放射雑音測定の結果を図５に示す。この測定結果では、ターンオン時に相当する４３．５００ＭＨｚ（Ｐ１で示す）において５８．２ｄＢｕＶ／ｍを示し、ターンオフ時に相当する９６．８２５ＭＨｚ（Ｐ２で示す）において５７．９ｄＢｕＶ／ｍを示している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、放射ノイズや端子ノイズが非常に多くなり、この放電灯点装置を用いて複写機やスキャナやファクシミリ装置等のＯＡ機器を作成した場合には、これらのＯＡ機器に求められている電磁波ノイズ規格を満足できないという問題点が生じる。
【００１３】
本発明は上記のような従来の放電灯点灯装置における問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、放射ノイズや端子ノイズの低減を図ることができ、この放電灯点装置を用いたＯＡ機器において、これらのＯＡ機器に求められている電磁波ノイズ規格を満足することのできる放電灯点灯装置を提供することである。また、この放電灯点灯装置を用いた照明装置を提供することを、他の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチングにより入力電源電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と；この昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧を上記放電灯側へ伝達する昇圧トランスと；上記昇圧チョッパ回路のスイッチング素子へ１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの駆動信号を送出する昇圧駆動回路とを具備し；上記スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成したことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路と；スイッチング素子を有し、このスイッチング素子のスイッチングにより入力電源電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と；この昇圧チョッパ回路により昇圧された電圧を上記放電灯側へ伝達する昇圧トランスと；上記昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチング損失波形における立ち上がりまたは立ち下がり時間が１ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃとなるよう信号を送出する昇圧駆動回路とを具備し；上記スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成したことを特徴とする。
【００１６】
上記スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成するために、スイッチング素子により昇圧された電圧を平滑するコンデンサの容量値を従来より大きく設定することを許容する。また、上記スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成するために、スイッチング素子の制御端子に接続されたストレージタイム調整用回路の抵抗値を従来より大きく設定することを許容する。
【００１７】
本発明に係る照明装置は、透光性バルブ内に放電を生起させるための１対の電極を備え、その電極の少なくとも１つが上記透光性バルブの外面または内面に設けられた放電灯と；上記に記載の放電灯点灯装置と；を具備することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して、本発明の実施例に係る放電灯点灯装置とこれを用いた照明装置を説明する。図１に放電灯３を負荷とする放電灯点灯装置により構成した照明装置の構成図を示す。放電灯３は、透光性バルブ内に放電を生起させるための１対の電極を備え、その電極の少なくとも１つが上記透光性バルブの外面または内面に設けられたものである。透光性バルブの内面に発光層を有し、内部に希ガスが封入されており、基本的に既に示した特許文献１に記載のものと同一の構成を有する。
【００１９】
上記の放電灯３に対する電源供給は、次の経路で行われる。電源端子ＩＮに供給される入力電源電圧を、コンデンサＣ１〜Ｃ３に蓄積して、チョークコイルＬ１を介して昇圧チョッパ回路のスイッチング素子であるＦＥＴ１によりスイッチングして昇圧する。つまり、ＦＥＴ１がオン状態においてチョークコイルＬ１に１／２（ＬＩ2 ）のエネルギーが蓄積され、ＦＥＴ１がオン状態からオフ状態へ移行するときに、チョークコイルＬ１に生じた誘導電圧をダイオードＤ２とコイルＬ２を介してコンデンサＣ５へ蓄積する。ＦＥＴ１のドレイン−ソース間にはコイルＬ３とコンデンサＣ４による直列回路が接続されており、このコンデンサＣ４の電位がコンデンサＣ５を超えるときに電流を流してコンデンサＣ５の充電を行っている。
【００２０】
上記のコンデンサＣ５に蓄積された電圧は昇圧トランス２により昇圧されて２次側巻線Ｐ４へ至り、放電灯３へ印加される構成となっている。
【００２１】
一方、放電灯３を高周波駆動して点灯する放電灯駆動回路として、スイッチング素子であるＦＥＴ６とＦＥＴ７と、トランジスタＱ１とＱ２とによりトランジスタＱ３とＱ４によりそれぞれ構成されるバッファと、２石駆動回路（プッシュプル回路）４等により構成される回路が用いられている。この２石駆動回路４及び後に説明する昇圧駆動回路５は共に、トランジスタＱ５とコンデンサＣ１０により構成される電源部から電力を供給されて動作するものである。
【００２２】
２石駆動回路４は、抵抗Ｒ１１を介してトランジスタＱ１とＱ２とにより構成されるバッファへ制御信号を与え、抵抗Ｒ１３を介してトランジスタＱ３とＱ４とにより構成されるバッファへ制御信号を与えて、それぞれのバッファに接続されたＦＥＴ６、７を駆動することにより所要周波数の高周波が昇圧トランス２の１次側巻線Ｐ１、Ｐ２から２次巻線Ｐ４を介して放電灯３へ与えられ、放電灯３が高周波駆動されて点灯するように構成されている。
【００２３】
本実施例では、平滑コンデンサＣ５に蓄積された電位を検出するために、コンデンサＣ５に並列に抵抗Ｒ６〜Ｒ９による直列回路を接続し、抵抗Ｒ８とＲ９の接続点の電圧を抵抗Ｒ３０およびダイオードＤ５を介して整流し、抵抗４０とコンデンサＣ１８により積分して昇圧駆動回路５へ導いた構成を採用している。
【００２４】
昇圧駆動回路５は、上記積分電圧が一定となるように駆動信号ＯＵＴ１によりＦＥＴ１をスイッチングする。この実施例においては、上記駆動信号ＯＵＴ１の周波数を、図１の右下に示すように１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚとする。ここで、駆動信号ＯＵＴ１の周波数を、１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚとした理由は次の通りである。１０ＫＨｚより低い周波数を採用した場合にはターンオフ時のピーク損失が２００Ｗよりも大きくなってしまい、また２００ＫＨｚより高い周波数を採用した場合にはターンオン時のピーク損失が２００Ｗよりも大きくなってしまうためである。従って、好適には、駆動信号ＯＵＴ１の周波数を、３０ＫＨｚ〜１５０ＫＨｚとするのが良い。
【００２５】
例えば、ＦＥＴ１の制御端子であるゲートに接続されたダイードＤ１、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ１０により構成されるストレージタイム調整用回路において、抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値を従来より大きく設定することにより、ピーク損失を２００Ｗ以下にすることが可能である。
【００２６】
また、ＦＥＴ１に並列に接続されたコイルＬ３とコンデンサＣ４との直列回路におけるコンデンサＣ４の容量を従来より大きくすることにより、ピーク損失を２００Ｗ以下にすることが可能である。更に、ＦＥＴ１により昇圧された電圧を平滑するコンデンサＣ５の容量値を従来より大きく設定することにより、ピーク損失を２００Ｗ以下にすることが可能である。上記のいずれか、或いは２以上の数値の設定を変更することによりピーク損失を２００Ｗ以下にする。
【００２７】
また、ピーク損失の改善を行った手法と同様の手法により、昇圧駆動回路５からＦＥＴ１のスイッチング損失波形における立ち上がりまたは立ち下がり時間が１ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃとなるよう駆動信号を送出する。
【００２８】
以上の構成により、ＦＥＴ１のＤ−Ｓ（ドレイン−ソース）間電圧波形ＶDSとＤ（ドレイン）電流波形ＩD を示すと、図２のｃｈ１、ｃｈ２に示すようとなる。つまり、ＦＥＴ１のＤ−Ｓ（ドレイン−ソース）間電圧の最大値は７０Ｖであり、Ｄ（ドレイン）電流の最大値は３．０６Ａである。
【００２９】
上記に対応して、ＦＥＴ１のスイッチング損失を示すと図２のＭ１に示すようである。そして、このスイッチング損失波形Ｍ１から、ターンオフ時のスイッチング損失Ｌp-off は７０ｗ（９６ＭＨｚ）であり、ターンオン時のスイッチング損失Ｌp-onは１６４ｗ（４３ＭＨｚ）であり、いずれも２００Ｗ以下となっていることが分かる。
【００３０】
更に、上記のスイッチング損失に対応する放射雑音測定の結果を図３に示す。
この測定結果では、ターンオン時に相当する４３．５００ＭＨｚ（Ｐ１で示す）において５２．５ｄＢｕＶ／ｍを示し、ターンオフ時に相当する９６．８２５ＭＨｚ（Ｐ２で示す）において４２．５ｄＢｕＶ／ｍを示している。
【００３１】
上記測定結果は、上記構成の放電灯点灯装置或いは照明装置を複写機やスキャナやファクシミリ装置等のＯＡ機器に実装した場合には、これらのＯＡ機器に求められている電磁波ノイズ規格を満足できることになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の放電灯点灯装置、照明装置によれば、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子へ１０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの駆動信号を送出することにより、昇圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチング損失波形における立ち上がりまたは立ち下がり時間が１ｎｓｅｃ〜１μｓｅｃとなるよう信号を送出することにより、更にスイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下に構成することで、スイッチング素子のピーク損失を２００Ｗ以下とすることができる。これにより、本発明に係る構成の放電灯点灯装置或いは照明装置を複写機やスキャナやファクシミリ装置等のＯＡ機器に実装した場合に、これらのＯＡ機器に求められている電磁波ノイズ規格を満足できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置と照明装置の構成を示す回路図。
【図２】本発明に係る放電灯点灯装置と照明装置とにより実現されるドレイン−ソース間電圧波形ＶDSとドレイン電流波形ＩD に対応するスイッチング損失波形を示す図。
【図３】本発明に係る放電灯点灯装置と照明装置とにより実現される放射雑音測定結果を示す図。
【図４】従来例によるドレイン−ソース間電圧波形ＶDSとドレイン電流波形ＩD に対応するスイッチング損失波形を示す図。
【図５】従来例による放射雑音測定結果を示す図。
【図６】一般的構成による昇圧チョッパ回路のスイッチング素子におけるドレイン−ソース間電圧波形ＶDSとドレイン電流波形ＩD に対応するスイッチング損失波形を理想的に示す図。
【符号の説明】
１  ＦＥＴ（昇圧チョッパ回路のスイッチング素子）
２  昇圧トランス
３  放電灯
４  ２石駆動回路
５  昇圧駆動回路
６  ＦＥＴ（インバータ回路のスイッチング素子）
７  ＦＥＴ（インバータ回路のスイッチング素子）
【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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