(57)【要約】【課題】トリガダイオードを用いないで始動回路を構成するとともに、始動時に一対のスイッチング素子を順次確実にオンして始動性をより向上させる。【解決手段】一対のスイッチング素子５、６に対応して制御極に駆動電圧を印加可能な第２または第３のコンデンサ１３、１４配設している。したがって、始動時において、一対のスイッチング素子５、６はそれぞれのオンタイミング時に、前記第２または第３のコンデンサ１３、１４から確実にオンできかつオン状態を維持できる電圧を印加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源装置と；
互いに直列接続され交互に高周波でオンオフして直流電下装置からの出力電圧をスイッチングする一対の電圧駆動形のスイッチング素子と；
共振用誘導成分および共振用容量成分の直列的回路を含むとともに一対のスイッチング素子の一方に対して並列的に設けられ、一対のスイッチング素子によるスイッチング出力を受けて共振電圧を出力可能なする負荷回路と；
それぞれのスイッチング素子に対応して設けられ、負荷回路からの帰還信号を対応するスイッチング素子に駆動信号として制御極に供給する帰還巻線と；
直流電源装置からの出力電圧により充電される第１のコンデンサ、それぞれ帰還巻線に直列的に設けられ第１のコンデンサを充電源として自己の充電電荷を対応するスイッチング素子に印加可能な第２、第３のコンデンサを有する始動回路と；
を具備していることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電圧駆動形のスイッチング素子は電界効果形トランジスタであり、前記帰還巻線および前記第２または第３のコンデンサの直列的回路は電界効果形トランジスタのゲート・ソース間に設けられていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電源装置と；
電源装置の負荷回路に含まれ、高周波の共振電圧により始動、点灯される放電灯と；
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
照明器具本体と；
照明器具本体に支持された放電灯と；
放電灯を点灯する請求項３記載の放電灯点灯装置と；
を具備してい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】本発明は、放電灯を高周波点灯する放電灯点灯システムおよび照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、互いに直列接続された一対のスイッチング素子を交互にオンオフして高周波電力を発生させるインバータとして、特開平８‐２３６２８７号公報のものが提案されている。この従来技術は、トリガダイオードの温度による特性変化によってインバータが正常に動作できなくなることを防止するために、トリガダイオードを用いないで始動回路を構成したものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平８‐２３６２８７号公報（０００９〜１３欄、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来技術は、その図１における平滑コンデンサ４のマイナス電位側のスイッチング素子６に対しては、コンデンサ１４が配設されゲート・ソース間に始動電圧を印加可能である。プラス電位側のスイッチング素子５には始動用のコンデンサが配設されておらず、前記マイナス電位側のスイッチング素子６が最初にオンした後、カレントトランス１１が飽和することにより発生する電圧によりスイッチング素子６がオフされ、プラス電位側のスイッチング素子５がオンすると説明されている。
【０００５】
しかしながら、従来技術のものは、始動前に前記コンデンサ１４を充電するために共振コンデンサ７、蛍光ランプ８、インダクタンス素子１０、カレントトランス１１等（簡単化のために、以下負荷回路という。）に電流が流れている。このように、負荷回路のコンデンサが充電されていることにより、始動時に最初にスイッチング素子６がオンしても、このスイッチング素子６（すなわちカレントトランス１１）に流れ込む電流値はそれほど大きくなく、したがってカレントトランス１１の飽和時の逆起電圧の値およびエネルギーもそれほど大きくならないと予測されること。加えて、インバータの始動時は一般に不安定に状態になるためより確実な始動性が要求されることから、従来のものでは始動性が不安視されるものである。
【０００６】
本発明は、トリガダイオードを用いないで始動回路を構成するとともに、始動時に一対のスイッチング素子を順次確実にオンして始動性をより向上させた電源装置、放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を達成するための手段】請求項１に記載の電源装置は、直流電源装置と、互いに直列接続され交互に高周波でオンオフして直流電下装置からの出力電圧をスイッチングする一対の電圧駆動形のスイッチング素子と、共振用誘導成分および共振用容量成分の直列的回路を含むとともに一対のスイッチング素子の一方に対して並列的に設けられ、一対のスイッチング素子によるスイッチング出力を受けて共振電圧を出力可能なする負荷回路と、それぞれのスイッチング素子に対応して設けられ、負荷回路からの帰還信号を対応するスイッチング素子に駆動信号として制御極に供給する帰還巻線と、直流電源装置からの出力電圧により充電される第１のコンデンサ、それぞれ帰還巻線に直列的に設けられ第１のコンデンサを充電源として自己の充電電荷を対応するスイッチング素子に印加可能な第２、第３のコンデンサを有する始動回路と、を具備していることを特徴とする。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成、用語は以下のように定義される。直流電源装置は、バッテリ、商用交流電圧を整流または整流平滑したもの、商用交流電源に整流回路および高力率低歪用の昇圧チョッパ回路を接続したもの、後述する高周波発生装置のスイッチング装置を共用して前記高力率低歪用の昇圧チョッパ回路と同様に入力電流の高力率低歪作用を行って平滑化直流電圧を得るもの等、を用いることができる。
【０００９】
スイッチング素子は、電界効果トランジスタ等を使用できる。また、帰還巻線は負荷回路の共振用誘導成分を呈するインピーダンス装置に設けてもいし、別個に電流トランス、電圧トランスを設けてもよい。
【００１０】
負荷回路は高周波の共振電圧を出力可能なものであり、実際に負荷に供給する場合にはこの共振電圧を直接または間接に供給するようにしてもよいし、あるいはさらに整流平滑手段を付加して直流電圧を供給するようにしてもよい。
【００１１】
始動回路は、第１、２、３のコンデンサに対して必要に応じて充電抵抗を設けてもよい。また、同様に放電抵抗を設けてもよい。さらには、他の電位箇所との干渉を防止するために所要箇所にダイオードを設けてもよい。これらの部品をどの部分に、どのように設けるかは以下に述べる本発明の実施形態を知れば、適宜設計できる事項である。
【００１２】
なお、本発明において、並列的または直列的とは、並列または直列である場合の他に、他の部品を介して並列または直列である場合を含むことを意味する。
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、一対のスイッチング素子それぞれに対応して制御極に駆動電圧を印加可能な第２または第３のコンデンサを配設している。したがって、始動時において、一対のスイッチング素子はそれぞれのオンタイミング時に、前記第２または第３のコンデンサから確実にオンできかつオン状態を維持できる電圧を印加される。このため、始動時に異常発振したり、始動失敗したりすることが解消ないしは減少される。
【００１４】
請求項２の発明における電源装置は、請求項１記載の発明において、前記電圧駆動形のスイッチング素子は電界効果形トランジスタであり、前記帰還巻線および前記第２または第３のコンデンサの直列的回路は電界効果形トランジスタのゲート・ソース間に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、各電界効果形トランジスタのゲート・ソース間に前記第２または第３のコンデンサの電圧を印加するので請求項１の発明と同様に、始動時に異常発振したり、始動失敗したりすることが解消ないしは減少される。
【００１６】
請求項３に記載の放電灯点灯装置は、請求項１または２記載の電源装置と、電源装置の負荷回路に含まれ高周波の共振電圧により始動、点灯される放電灯と、を具備していることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明において、放電灯は共振用誘導成分を呈するインピーダンス素子または共振用容量成分を呈するインピーダンス素子に対して並列的に設けることができる。この場合、負荷回路は少なくとも放電灯が定常点灯に至る前は共振電圧を発生することを要するが、放電灯が定常点灯した後は放電灯の等価抵抗が加わることにより、共振条件が変化し共振しなくなったり、共振の尖鋭度が変化したりしてもよい。なお、放電灯は、共振用誘導成分または共振用容量成分を呈するインピーダンス素子さは別個に設けられてもよく、この場合も共振に関しては上記のとおりである。また、放電灯は、代表的にはけい光ランプであるが、電球、高輝度放電灯、希ガス放電灯等他の放電灯も許容する。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明と同様な作用を呈し、したがって、放電灯は確実に始動、点灯するようになる。
【００１９】
請求項４の照明装置は、照明器具本体と、照明器具本体に支持された放電灯と、放電灯を点灯する請求項３記載の放電灯点灯装置と、を具備していることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明において照明器具本体は、屋内施設、屋外施設、住宅等の一般照明用、ОＡ機器用、表示用等どのようなものであってもよい。そして、取付け形においても、それぞれにおいて造営材等に対して直付け形、埋込み形等のいずれでもよい。また、放電灯点灯装置は照明器具本体内に設けても、本体外に設けてもよい。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１または２と同様な作用を呈し、したがって、照明器具本体に支持された放電灯は、確実に始動、点灯する。
【００２２】
【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。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態を示す放電灯点灯装置の回路図である。１は直流電源装置であり、商用交流電源２から給電されるようになっており、整流装置３および平滑コンデンサ４を有している。一対のスイッチング素子５、６は電界効果トランジスタであり、前記平滑コンデンサ４の両端間に接続されている。
【００２４】
７は負荷回路であって、可飽和形の電流トランス８、共振用誘導成分を呈するインダクタ９、直流カット用のコンデンサ１０、放電灯１１および共振容量成分を呈しかつフィラメント予熱用等を兼ねる共振用コンデンサ１２の並列回路を直列に含んでいる。可飽和形の電流トランス８には、帰還巻線８ａおよび８ｂが互いに逆極性の電圧を発生するように磁気結合されている。各期間巻線８ａおよび８ｂはそれぞれスイッチング素子５、６のゲート・ソース間に設けられ、また、これら各帰還巻線８ａ、８ｂには第２、第３のコンデンサ１３、１４が直列接続されている。
【００２５】
始動回路１５は、まず、平滑コンデンサ４に対して並列接続された抵抗１６および第１のコンデンサ１７の直列回路を有している。そして、前記期間巻線８ａおよび第２のコンデンサ１３の直列回路、前記帰還巻線８ｂおよび第３のコンデンサ１４の直列回路を含んでいる。そして、前記第１のコンデンサ１７の電荷を第３のコンデンサ１４に充電するための抵抗１８を、第１のコンデンサ１７の電荷および第３のコンデンサ１４の間に接続している。また、第１のコンデンサ１７の電荷を第２のコンデンサ１３に充電するためのダイオード１９および抵抗２０を、第１のコンデンサ１７および第２のコンデンサ１３の間に接続している。
【００２６】
次に、作用を説明する。図示しない電源スイッチの投入等により、平滑コンデンサ４の電圧が高まり、これに伴って第１のコンデンサ１７が充電されていき、その両端電圧も上昇する。この第１のコンデンサ１７の電荷により、まず、第３のコンデンサ１４が充電され、やがて、この第３のコンデンサ１４の電圧を印加されてスイッチング素子６が導通する（このときの導通は完全オンではなく、バイポーラトランジスタにおけるＡ級動作的なものである。）。
【００２７】
スイッチング素子６の導通により、第１のコンデンサ１７の電荷は、ダイオード１９、抵抗２０、第２のコンデンサ１３、帰還巻線８ａ、スイッチング素子６を介して第２のコンデンサ１３を充電する。したがって、この第２のコンデンサ１３の電圧が上昇し、やがてスイッチング素子５も導通する。このとき、第２のコンデンサ１３および帰還巻線８ａによる共振作用、この共振作用の可飽和電流トランス８を介しての他のスイッチング素子６への帰還等により、スイッチング素子５、６は交互にオンオフを繰返すようになる。
【００２８】
スイッチング素子５、６の交互のオンオフにより、負荷回路７には、直流電源装置１から、スイッチング素子５‐電流トランス‐インダクタ９‐直流カットコンデンサ１０‐共振用コンデンサ１２‐直流電源装置１への電流と、インダクタ９から電流トランス８‐スイッチング素子６‐共振用コンデンサ１２直流カットコンデンサ１０‐インダクタ９への電流とが交互に流れ、共振作用により共振電圧を発生する。
【００２９】
フィラメントを予熱され、かつ、共振電圧を印加されて放電灯１１は始動、点灯する。点灯後は放電灯１１の等価抵抗が負荷回路７の共振条件に加わることになる。
【００３０】
本実施形態において、スイッチング素子５、６の始動時の作用は詳細には明らかではないが、第２または第３のコンデンサ１３、１４を各スイッチング素子５または６のゲート・ソース間に設けているため、スイッチング素子５または６のオンタイミング時に十分な駆動電圧を印加でき、その結果、確実な始動が可能になっていると考えられる。
【００３１】
図２は本発明の第２の実施形態を示す回路図である。図１と同じまたは同様の部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
本実施形態において、第２のコンデンサ１３の充電用として、第４のコンデンサ２１をダイオード１９のカソードとスイッチング素子５のソースとの間に設けるとともに、第２のコンデンサ１３の放電用の抵抗をスイッチング素子５のゲート・ソース間に設けたものである。
【００３３】
本実施形態の作用は容易に理解されるので、説明は省略する。
【００３４】
なお、本発明においては、上記の各実施形態を組合わせたり、または任意の部分を置き換えたりして変形することも可能である。
【００３５】
図３は、本発明の照明装置に係る実施形態を示す簡略化した斜視図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。図３に示す照明装置本体６０は、天井等に直付けされる直付照明器具を構成するものである。照明装置本体６０は、下面の両端に一対のランプソケット６１、６１を備え、これらランプソケット６１、６１間に放電灯１１が装着されている。また、放電灯１１に光学的に対向し、放電灯１１からの放射光を反射させる反射面６２ａが形成された反射体６２が照明装置本体６０に取付けられている。また、照明装置本体６０は、反射面６２ａの背面側に放電灯点灯装置６３を配設している。
【００３６】
【発明の効果】請求項１および２に記載の発明によれば、電源装置としての始動時にスイッチング素子に十分な駆動電圧を供給して、始動失敗や異常発振を極力低減した電源装置を提供できる。
【００３７】
請求項３記載の発明によれば、上記発明と同様な効果を奏する放電灯点灯装置を提供できる。
【００３８】
請求項４記載の発明によれば、上記発明と同様な効果を奏する照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す回路図。
【図３】本発明の照明装置に係る実施形態を簡略化して示す斜視。
【符号の説明】
１…直流電源装置、５、６…スイッチング素子、８ａ、８ｂ…帰還巻線、１７…第１のコンデンサ、１３…第２のコンデンサ、１４…第３のコンデンサ。
【図１】
2004304967.tif 000003
【図２】
2004304967.tif 000004
【図３】
2004304967.tif 000005