(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源から得られる交流電圧を入力して全波整流することで電圧を出力する全波整流回路と、前記全波整流回路の出力電圧を検出し、当該検出値を入力電圧検出信号として出力する入力電圧検出回路と、前記全波整流回路の出力を内蔵する昇圧チョッパー回路により直流電圧に変換して所定に力率を昇圧改善した電圧を出力する力率改善回路と、前記力率改善回路から出力される前記昇圧改善された電圧を、内蔵する降圧チョッパー回路により降圧し放電ランプに出力する点灯装置と、前記放電ランプを点灯させる点灯信号を発生させ、前記回路群に伝達する点灯信号生成回路とを備え、
前記点灯信号を発生させ、前記放電ランプに前記出力電圧を入力することで放電させる電源装置において、
前記力率改善回路は、
前記入力電圧検出信号を受け、前記点灯信号を受け、前記点灯装置に前記放電ランプを点灯させる出力電圧を出力させる昇圧改善した電圧を出力すると共に、
当該入力電圧検出信号の値の変動に拘らず一定な第１の電圧の値に維持する第１の区間と、前記第１の区間より高く、前記入力電圧検出信号の値の増加に比例した電圧の値に調整する前記第２の区間と、前記第２の区間より高く、前記入力電圧検出信号の値の変動に拘らず一定な第２の電圧の値に維持する前記第３の区間の何れかの区間とに区分される特性を備え、前記第１〜第３の区間に応じた電圧値を前記昇圧改善した電圧として出力する出力電圧可変回路を有する
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の電源装置において、
前記入力電圧検出回路は、前記入力電圧の最大波高値を前記入力電圧検出信号として出力すると共に、
前記力率改善回路は、前記最大波高値の入力電圧検出信号に基づき、前記全波整流回路から入力される電圧を変圧する回路を有し、前記昇圧改善した電圧を出力する
ことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電源装置において、
前記出力電圧回路から出力される前記昇圧改善した電圧は、
前記第１の区間で出力される電圧の値が、前記放電ランプが点灯を維持できる電圧より高く維持され、且つ、前記第３の区間で出力される電圧の値が、前記放電ランプを点灯動作させる時に出力する電圧の値と同じである
ことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一記載の電源装置において、
前記第１の電圧の値が、当該電源装置が交流１００Ｖ系（１００〜１２０Ｖ）において使用された時に、前記力率改善回路と前記点灯装置との総合効率が高効率と成る値に設定されることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一記載の電源装置において、
前記第２の電圧の値が、当該電源装置が交流２００Ｖ系（２２０〜２４０Ｖ）において使用された時に、前記力率改善回路と前記点灯装置との総合効率が高効率と成る値に設定されることを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれか一記載の電源装置において、
前記第１の電圧の値が、当該電源装置が交流１００Ｖ系（１００〜１２０Ｖ）において使用された時に、前記力率改善回路と前記点灯装置との総合効率が高効率と成る値に設定されると共に、
前記第２の電圧の値が、当該電源装置が交流２００Ｖ系（２２０〜２４０Ｖ）において使用された時に、前記力率改善回路と前記点灯装置との総合効率が高効率と成る値に設定されることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として昇圧チョッパー回路（ＡＣ−ＤＣコンバータ）を有する力率改善回路と非絶縁型の降圧チョッパー回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を有する点灯装置とを含むと共に、点灯装置の出力電圧により点灯する放電ランプを有する電源装置であって、詳しくは力率改善回路から出力される起動用出力電圧を可変として電力損失の低減化（電力の高効率化）を図った電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電源装置としては、例えば図４に示されるような回路構成のものが挙げられる。この電源装置は、商用交流電源から得られる交流電圧Ｅを入力して全波整流波形とすることで最大電圧値Ｅ０を出力する全波整流回路１と、最大電圧値Ｅ０を入力して内蔵する昇圧チョッパー回路により直流（ＤＣ）電圧に変換して所定に力率を昇圧改善した起動用出力電圧Ｖ０を出力する力率改善回路３と、装置外部の点灯信号生成回路８で生成された点灯信号Ｓを入力してＯＮ／ＯＦＦの動作を行い、ＯＮ時に動作開始して力率改善回路３から入力した起動用出力電圧Ｖ０に応じて内蔵する非絶縁型の降圧降圧チョッパー回路によりイグニッションパルスを印加することで点灯用出力電圧ＶＬを立ち上げ出力する点灯装置５と、点灯用出力電圧ＶＬが入力印加されることでアーク放電を維持して点灯する高圧水銀ランプ，メタルハライドランプ等の放電ランプ６とを備えて構成されている。
【０００３】
このうち、商用交流電源で使用される交流電圧Ｅは、例えば日本ではＡＣ１００Ｖ、米国ではＡＣ１２０Ｖ、西洋諸国（欧州）ではＡＣ２４０Ｖである。これら交流電圧Ｅの最大電圧値Ｅ０を入力する力率改善回路３から出力される起動用出力電圧Ｖ０は昇圧動作で得られるものであるため、全波整流波形の最大電圧値Ｅ０以上であって、且つ高力率を得るのに十分な昇圧比の電圧を有している必要があり、一例を挙げれば欧州のＡＣ２４０Ｖ適用時で安定動作させるためにはＤＣ３６０Ｖ以上必要となる。
【０００４】
又、ここで起動用出力電圧Ｖ０としてＤＣ３６０Ｖが必要となるもう一つの理由は、放電ランプ６の特性によるものである。即ち、点灯装置５は放電ランプ６の特性よりランプ始動（絶縁破壊）した後、アーク放電に移行するまでの間に大きいパルス電流を必要とするので、点灯装置５へ入力印加させる電圧は数百ボルトの高電位が必要となり、これによって力率改善回路３からの起動用出力電圧Ｖ０をＤＣ３６０Ｖに維持する必要がある。こうした理由により力率改善回路３の起動用出力電圧Ｖ０は、ＤＣ３６０Ｖ以上の出力が必要とされている。
【０００５】
更に、力率改善回路３の損失は、一般的に回路を構成するメインスイッチング素子の損失が支配的であるが、この損失は起動用出力電圧Ｖ０に比例する。従って、力率改善回路３では、起動用出力電圧Ｖ０を下げること、即ち、昇圧比が小さいものである程、高効率となることが知られている。
【０００６】
これに対し、点灯装置５の損失は、一般的に回路を構成するメインスイッチング素子とフライホイールダイオードとが支配的であるが、その中でもターンオフ時に動作するフライホイールダイオードの損失が支配的であり、この損失も入力電圧となる力率改善回路３からの起動用出力電圧Ｖ０に比例する。従って、点灯装置５の場合も力率改善回路２の起動用出力電圧Ｖ０を下げることで高効率となることが知られている。
【０００７】
図５は、この電源装置に備えられる力率改善回路３の細部構成を具体的に例示した回路図である。この力率改善回路３は、基本素子としてスイッチング素子１０，チョークコイル１１，フライホイールダイオード１２，平滑コイル１３，及び入力電流・出力電圧制御回路９を用いた上、入力側に全波整流波形の最大電圧値Ｅ０が設定され、出力側に起動用出力電圧Ｖ０が設定されるように各部を回路構成したものであるが、ここで適用される基本素子や回路構成自体は周知なものであるので、技術面での詳細な説明は省略する。
【０００８】
図６は、この電源装置に備えられる点灯装置５の降圧チョッパーの構成を具体的に例示した回路図である。この点灯装置５は、基本素子としてスイッチング素子１５，チョークコイル１６，フライホイールダイオード１７，平滑コイル１８，及び制御回路１４を用いた上、入力側に起動用出力電圧Ｖ０が設定され、出力側に点灯用出力電圧ＶＬが設定されるように各部を回路構成したものであるが、ここでも適用される基本素子や回路構成自体は周知なものであるので、技術面での詳細な説明は省略する。
【０００９】
因みに、このような電源装置に関連する周知技術としては、調光付きの放電点灯装置において、負荷であるランプ出力の全出力が減光時の調光出力に切り替えられる場合、回路構成中のＡＣ電源からＤＣ電圧に変換する昇圧チョッパー回路とインバーター回路とにあって、負荷電力が多いランプ出力が全出力状態選択時に昇圧チョッパー回路の効率が最大になるように昇圧比を選択する旨（即ち、ＡＣ電源からＤＣ電圧に変換する昇圧チョッパー回路の昇圧比を効率が高くなる方に設定して装置全体の電力効率を上げる旨）を開示した特開平８−２７３８７０号公報に開示されたものや、或いは高圧放電灯の誤装着による放電灯の破損を防止するため、点灯装置から出力されている放電電流を検出制御する旨を開示した特開２００１−２８４０７３号公報に開示されたもの等が挙げられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した図４に示した電源装置の場合、例えば商用交流電圧が高い欧州においてＡＣ２４０Ｖ適用時にＤＣ３６０Ｖで一定動作させる使用条件下では高効率を維持できるが、商用交流電圧が低い日本における適用時のような使用条件下では回路構成における力率改善回路及び点灯装置の総合電力損失が昇圧比の大きいＡＣ１００Ｖ入力時に最大となるため、高効率を維持することが困難となっており、これに伴って電源放熱設計をＡＣ１００Ｖ入力時の損失で行う必要があることや効率が優れないことにより装置全体の小型化や電力の低損失化を具現し難いという問題がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、商用交流電圧が低いときでも力率改善回路及び点灯装置の総合損失が改善されて高効率化が図られ、装置全体の小型化、低損失化を具現し得る電源装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、商用交流電源から得られる交流電圧を入力して全波整流波形とすることで最大電圧値を出力する全波整流回路と、最大電圧値に基づいて内蔵する昇圧チョッパー回路により直流電圧に変換して所定に力率を昇圧改善した起動用出力電圧を出力する力率改善回路と、装置外部の点灯信号生成回路で生成された点灯信号を入力して動作制御され、動作開始時に力率改善回路から入力した起動用出力電圧に応じて内蔵する非絶縁型の降圧チョッパー回路によりイグニッションパルスを印加することで点灯用出力電圧を立ち上げ出力する点灯装置と、点灯用出力電圧が入力印加されることで放電維持して点灯する放電ランプとを備えた電源装置において、点灯装置による放電ランプへの点灯動作開始後に力率改善回路から出力される起動用出力電圧の電圧値を可変抑制して設定するための起動用出力電圧可変制御回路を備えた電源装置が得られる。
【００１３】
又、本発明によれば、上記電源装置において、起動用出力電圧可変制御回路は、全波整流回路及び力率改善回路の間に接続配備され、最大電圧値を入力検出して起動用出力電圧が設定されるべき電圧値の入力電圧検出信号を出力する入力電圧検出回路と、力率改善回路に内蔵配備され、入力電圧検出信号を入力して起動用出力電圧を該入力電圧検出信号により指示設定される電圧値に低下させるように可変抑制する出力電圧可変回路とを含む電源装置が得られる。
【００１４】
更に、本発明によれば、上記電源装置において、起動用出力電圧可変制御回路は、点灯信号を入力して所定に遅延させた点灯遅延信号を出力する遅延回路を含み、出力電圧可変回路は、遅延回路からの点灯遅延信号を入力して設定される所定の遅延時間経過後、起動用出力電圧を入力電圧検出信号により指示設定される電圧値に低下させる動作を行う電源装置が得られる。
【００１５】
加えて、本発明によれば、上記電源装置において、点灯装置は、初期的に点灯信号が入力されてＯＦＦ動作を示すときに入力電圧検出回路からの入力電圧検出信号による指示設定に拘らずに力率改善回路の出力電圧可変回路から得られる予め定められた起動用出力電圧の最大値に応じて点灯用出力電圧を立ち上げ出力した後、該点灯信号が該ＯＦＦ動作からＯＮ動作を示すものに切り替わったときに遅延回路からの点灯遅延信号を入力した該力率改善回路の該出力電圧可変回路から得られる所定の遅延時間経過後の該起動用出力電圧の最大値を最小値に切り替え設定したものに応じて該点灯用出力電圧を出力する電源装置が得られる。
【００１６】
一方、本発明によれば、上記何れか一つの電源装置において、入力電圧検出回路から出力される入力電圧検出信号の電圧値は、全波整流回路から出力される最大電圧値に比例する特性を持つ電源装置が得られる。
【００１７】
他方、本発明によれば、上記何れか一つの電源装置において、出力電圧可変回路を含む力率改善回路から出力される起動用出力電圧を可変抑制して設定される電圧値は、入力電圧検出回路から出力される入力電圧検出信号の電圧値の増加に応じて区分されるそれぞれ連続した所定の第１の区間乃至第３の区間にあっての該第１の区間では該入力電圧検出信号の電圧値の増加に拘らず一定な最小値を維持し、該第２の区間では該入力電圧検出信号の電圧値の増加に応じて比例増加させ、該第３の区間では該入力電圧検出信号の電圧値の増加に拘らず一定な最大値を維持する特性を持つ電源装置が得られる。
【００１８】
又、本発明によれば、上記電源装置において、起動用出力電圧の可変抑制して設定される電圧値は、第１の区間で維持される最小値が入力電圧検出信号の電圧値の変化にあっての該第１の区間を規定する最大値に対応する全波整流波形の最大電圧値の変化値よりも大きいと共に、点灯用出力電圧よりも大きく、第３の区間で維持される最大値が該入力電圧検出信号の電圧値の変化にあっての該第３の区間を規定する最大値に対応する該全波整流波形の該最大電圧値の変化値よりも大きく、更に、昇圧チョッパー回路は、高力率を得るために十分な昇圧チョッパー比を有するものであり、降圧チョッパー回路は、降圧チョッパー動作に必要な降圧比を有するものである電源装置が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る電源装置の基本構成を示した回路ブロック図である。この電源装置の場合、図４に示した従来装置と比べ、商用交流電源から得られる交流電圧Ｅを入力して全波整流波形することで最大電圧値Ｅ０を出力する全波整流回路１と、最大電圧値Ｅ０に基づいて内蔵する昇圧チョッパー回路により直流電圧に変換して所定に力率を昇圧改善した起動用出力電圧Ｖ０を出力する力率改善回路３′と、装置外部の点灯信号生成回路で生成された点灯信号Ｓを入力して動作制御され、動作開始時に力率改善回路３′から入力した起動用出力電圧Ｖ０に応じて内蔵する非絶縁型の降圧チョッパー回路によりイグニッションパルスを印加することで点灯用出力電圧ＶＬを立ち上げ出力する点灯装置５′と、点灯用出力電圧ＶＬが入力印加されることで放電維持して点灯する放電ランプ６とを備えた基本的な構成及び機能は概ね共通しているが、ここでは点灯装置５′による放電ランプ６への点灯動作開始後に力率改善回路３′から出力される起動用出力電圧Ｖ０の電圧値を可変抑制して設定するための起動用出力電圧可変制御回路が配備された点が相違している。
【００２１】
この起動用出力電圧可変制御回路は、全波整流回路１及び力率改善回路３′の間に接続配備され、最大電圧値Ｅ０を入力検出して起動用出力電圧Ｖ０が設定されるべき電圧値の入力電圧検出信号Ｐを出力する入力電圧検出回路２と、力率改善回路３′に内蔵配備され、入力電圧検出信号Ｐを入力して起動用出力電圧Ｖ０を入力電圧検出信号Ｐにより指示設定される電圧値に低下させるように可変抑制する出力電圧可変回路４と、点灯信号Ｓを入力して所定に遅延させた点灯遅延信号Ｓ′を出力する遅延（ＤＥＬＡＹ）回路７とを含んで構成され、出力電圧可変回路４が遅延回路７からの点灯遅延信号Ｓ′を入力して指示設定される所定の遅延時間経過後、起動用出力電圧Ｖ０を入力電圧検出信号Ｐにより設定される電圧値に低下させる動作を行うようになっている。
【００２２】
このため、点灯装置５′は、初期的に点灯信号Ｓが入力されてＯＦＦ動作を示すときに入力電圧検出回路２からの入力電圧検出信号Ｐによる指示設定に拘らずに力率改善回路３′の出力電圧可変回路４から得られる予め定められた起動用出力電圧Ｖ０の最大値Ｖ０ｍａｘに応じて点灯用出力電圧ＶＬを立ち上げ出力した後、点灯信号ＳがＯＦＦ動作からＯＮ動作を示すものに切り替わったときに遅延回路７からの点灯遅延信号Ｓ′を入力した力率改善回路３′の出力電圧可変回路４から得られる所定の遅延時間経過後の起動用出力電圧Ｖ０の最大値Ｖ０ｍａｘを最小値Ｖ０ｍｉｎに切り替え設定したものに応じて点灯用出力電圧ＶＬを出力する。
【００２３】
即ち、この電源装置の場合、外部から点灯信号Ｓが点灯装置５′及び遅延回路７へ送出されると共に、遅延回路７を通した点灯遅延信号Ｓ′が力率改善回路３′の出力電圧可変回路４へ送出され、全波整流回路１からの最大電圧値Ｅ０を入力検出する入力電圧検出回路２から出力される入力電圧検出信号Ｐが力率改善回路３′の出力電圧可変回路４へ送出される構成になっているため、外部から点灯信号Ｓが入力されたときに点灯装置５′の点灯用出力電圧ＶＬが立ち上がって放電ランプ６を点灯させた後、遅延回路７で設定された点灯遅延信号Ｓ′による所定の遅延時間経過後、力率改善回路３′の出力電圧可変回路４により起動用出力電圧Ｖ０を入力電圧検出信号Ｐにより指示設定された電圧値に可変的に低下させて抑制することができるので、商用交流電圧がＡＣ１００Ｖのように低い場合でも力率改善回路３′及び点灯装置５′の総合電力損失が減少して改善され、高効率化が図られる上、装置全体を小型化、低損失化できる構成となっている。
【００２４】
図２は、この電源装置が備える全波整流回路１から出力される最大電圧値Ｅ０の変化に応じて入力電圧検出回路２から出力される入力電圧検出信号Ｐの電圧値の関係を示した最大電圧値Ｅ０−入力電圧検出信号Ｐ特性波形（入力電圧検出回路２における入力電圧検出信号Ｐの可変出力特性）図である。
【００２５】
ここでは、入力電圧検出回路２から出力される入力電圧検出信号Ｐの電圧値は、全波整流回路１から出力される最大電圧値Ｅ０に比例する特性を持っており、入力電圧検出回路２が全波整流波形の最大電圧値Ｅ０に比例した電圧値の入力電圧検出信号Ｐを出力電圧可変回路４へ出力する。即ち、入力電圧検出回路２は、最大電圧値Ｅ０としてこの順で増加するＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が入力される場合、Ｅ１が入力されているときには入力電圧検出信号ＰとしてＰ１を出力し、同様にＥ２のときにはＰ２、Ｅ３のときにはＰ３、Ｅ４のときにはＰ４を出力する。
【００２６】
図３は、この電源装置が備える入力電圧検出回路２から出力される入力電圧検出信号Ｐが図２に示す特性（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）に従う場合に力率改善回路３′から出力される起動用出力電圧Ｖ０の電圧値の関係を示した入力電圧検出信号Ｐ−起動用出力電圧Ｖ０特性波形（力率改善回路３′における起動用出力電圧Ｖ０の可変出力特性波形）図である。
【００２７】
ここでは、出力電圧可変回路４を含む力率改善回路３から出力される起動用出力電圧Ｖ０の可変された電圧値は、入力電圧検出回路２から出力される入力電圧検出信号Ｐの電圧値の増加（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）に応じて区別されるそれぞれ連続した所定の第１の区間乃至第３の区間にあっての第１の区間（Ｐ１〜Ｐ２）では入力電圧検出信号Ｐの電圧値の増加に拘らず一定な最小値Ｖ０ｍｉｎを維持し、第２の区間（Ｐ２〜Ｐ３）では入力電圧検出信号Ｐの電圧値の増加に応じて比例増加させ、第３の区間（Ｐ３〜Ｐ４）では入力電圧検出信号Ｐの電圧値の増加に拘らず一定な最大値Ｖ０ｍａｘを維持する特性を持っており、出力電圧可変回路４が第１の区間（Ｐ１〜Ｐ２）に相当する入力電圧検出信号Ｐの電圧値が入力されたときに起動用出力電圧Ｖ０として最小値Ｖ０ｍｉｎを出力し、第２の区間（Ｐ２〜Ｐ３）に相当する入力電圧検出信号Ｐの電圧値が入力されたときに比例増加するＶ０ｍｉｎ〜Ｖ０ｍａｘ間の電圧値を出力し、第３の区間（Ｐ３〜Ｐ４）に相当する入力電圧検出信号Ｐの電圧値が入力されたときに最大値Ｖ０ｍａｘを出力する。
【００２８】
但し、出力電圧可変回路４は、初期的に点灯信号Ｓやこれを遅延回路７で遅延した点灯遅延信号Ｓ′がＯＦＦ動作を示すとき、入力電圧検出信号Ｐの電圧値の変化に拘らずに起動用出力電圧Ｖ０として最大値Ｖ０ｍａｘを固定して出力するものとする。
【００２９】
又、この電源装置の場合、入力電圧検出回路２に入力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０は、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４なる関係が成立することが必要である他、力率改善回路３′からの可変される起動用出力電圧Ｖ０は、最大電圧値Ｅ０の変化値との間でＶ０ｍｉｎ＞Ｅ２、Ｖ０ｍａｘ＞Ｅ４なる関係が成立すると共に、力率改善回路３′には高力率を得るために昇圧チョッパー回路として十分な昇圧チョッパー比を有するものとする必要があり、更に、力率改善回路３′の起動用出力電圧Ｖ０と点灯装置５′からの点灯用出力電圧ＶＬとは、Ｖ０ｍｉｎ＞ＶＬなる関係が成立すると共に、点灯装置５′には降圧チョッパー回路として降圧チョッパー動作に必要な降圧比を有するものとする必要がある。尚、ここでの力率改善回路３′や点灯装置５′における本体の基本的な構成部分は、図５や図６に示した回路構成のものをそのまま適用できる。
【００３０】
以下は、この電源装置における基本動作を図２や図３に示した特性図を参照して具体的に説明する。
【００３１】
先ず、この電源装置において、全波整流回路１から出力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０がＥ１で、且つ点灯信号ＳがＯＦＦ動作を示すものである場合、入力電圧検出回路２から出力される入力電圧検出信号Ｐは図２に示される対応によりＰ１となる。このとき、力率改善回路３′から出力される起動用出力電圧Ｖ０は、上述したように入力電圧検出信号Ｐに拘らず、出力電圧可変回路４の設定によりＶ０ｍａｘとなる。
【００３２】
次に、外部からの点灯信号ＳがＯＦＦ動作からＯＮ動作を示すものと切り替わった場合、点灯装置５′が動作開始して放電ランプ６が点灯する。
【００３３】
更に、出力電圧可変回路４は、点灯信号ＳがＯＮ動作を示すものとになったことにより、遅延回路７を通した点灯遅延信号Ｓ′により設定された所定の遅延時間経過後、力率改善回路３′の起動用出力電圧Ｖ０を図３に示される最大値Ｖ０ｍａｘから最小値Ｖ０ｍｉｎへと切り替え設定する。
【００３４】
同様に、全波整流回路１から出力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０がＥ２の場合も、力率改善回路３′の起動用出力電圧Ｖ０を最大値Ｖ０ｍａｘから最小値Ｖ０ｍｉｎへと切り替え設定する。
【００３５】
一方、全波整流回路１から出力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０がＥ２〜Ｅ３の間にある場合、入力電圧検出信号ＰはＰ２〜Ｐ３となり、力率改善回路３′からの起動用出力電圧Ｖ０は、最小値Ｖ０ｍｉｎから最大値Ｖ０ｍａｘの間で最大電圧値Ｅ０の変化に対して比例した電圧値に設定されて出力される。
【００３６】
他方、全波整流回路１から出力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０がＥ３〜Ｅ４の間にある場合、入力電圧検出信号ＰはＰ３〜Ｐ４となり、力率改善回路３′からの起動用出力電圧Ｖ０は、最大値Ｖ０ｍａｘに固定設定される。
【００３７】
これに対し、全波整流回路１から出力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０がＥ４を超えたとき、即ち、最大値Ｖ０ｍａｘ＜Ｅ４である場合、力率改善回路３′は昇圧チョッパー回路で構成されるため、動作を停止して全波整流波形の最大電圧値Ｅ０が点灯装置５′の入力される電圧値となる。
【００３８】
この結果、力率改善回路３′の昇圧チョッパー回路の昇圧比を点灯装置５′による放電ランプ６の点灯動作開始時には特定の一定値に設定維持し、点灯動作後にはそれよりも抑制された値に設定維持し、ＡＣ電源が使用される条件の範囲内で昇圧電圧が或る一定値に達すると昇圧せずに昇圧比を１になるように動作させる機能が得られるので、ＡＣ電圧１００Ｖ〜２４０Ｖに対応する全世界対応電源として適用することができる。
【００３９】
因みに、力率改善回路３′からの起動用出力電圧Ｖ０は、全波整流回路１から出力される全波整流波形の最大電圧値Ｅ０がＥ１からＥ４まで変化しても、常に一定電圧である最大値Ｖ０ｍａｘで出力するのが一般的であるが、本発明の電源装置の場合、交流電圧Ｅに対して起動用出力電圧Ｖ０を可変的に抑制設定して一定の昇圧比を維持することにより、力率改善回路３′の電力損失を低減させることが可能となり、点灯装置５′に関しても交流電圧Ｅが低いときに起動用出力電圧Ｖ０を低下させて降圧比を下げることにより電力損失を低減させることを可能にしている。従って、特開平８−２７３８７０号公報に開示された技術と対比した場合、この周知技術では力率改善回路３′に相当する昇圧チョッパー回路の昇圧比を効率が最も高い或る特定の領域に設定するものであるのに対し、本願発明では力率改善回路３′における昇圧チョッパー回路の昇圧比を点灯装置５′のインバーターに相当する降圧チョッパー回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の効率を最も改善できる値に設定するものであるので、両者は電力効率の改善に関する技術的要旨が相違している。
【００４０】
以下は、力率改善回路３′及び点灯装置５′の電力損失と起動用出力電圧Ｖ０との関係を説明する。
【００４１】
先ず、図５を参照して昇圧チョッパー回路を有する力率改善回路３′の一般的な回路構成を留意すれば、ここではスイッチング素子１０が回路内で損失の多くを占めていることが容易に想像できる。このスイッチング素子１０の損失は、ターンオン時，ターンオフ時，ＯＮ抵抗による損失等が考えられるが、ＺＶＳ（Ｚｅｒｏ  Ｖｏｌｔ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式で回路構成していると仮定すれば、スイッチング素子１０の損失のうち、ターンオン時の損失は零となる。
【００４２】
又、ＯＮ抵抗による損失はターンオフ時の損失に比べて遥かに小さいことから、スイッチング素子１０の損失はターンオフ時の損失が支配的となる。ここで、スイッチング素子１０をＦＥＴと仮定すれば、ターンオフ時の損失と起動用出力電圧Ｖ０の関係は以下のように解釈することができる。
【００４３】
即ち、ターンオフ時の損失Ｐｏｆｆは、スイッチング素子１０をＦＥＴ、デューティ比を５０％と仮定した場合、Ｐｏｆｆ＝｛Ｅ０×Ｔｆ／（１２×Ｌ）｝×Ｖｄｓとなり、ここでのＥ０は力率改善回路３′に入力される電圧（全波整流波形の最大電圧値）、Ｔｆはスイッチング素子１０のターンオフ時間、Ｌはチョークコイルのインダクタンス値、Ｖｄｓはスイッチング素子１０のドレイン・ソース電圧であるが、｛Ｅ０×Ｔｆ／（１２×Ｌ）｝に関しては、変化しない定数であるのでこれを係数Ｋに置き換えると、上述したＰｏｆｆの関係式はＰｏｆｆ＝Ｋ×Ｖｄｓとなる。
【００４４】
この式により、ターンオフ時の損失Ｐｏｆｆを小さくするには、Ｖｄｓを下げること、即ち、起動用出力電圧Ｖ０を下げることにより損失を低減できることが判る。従って、力率改善回路３′の起動用出力電圧Ｖ０を下げれば、スイッチング素子１０の損失を抑えることができ、力率改善回路３′の効率が上がる。
【００４５】
次に、図６を参照して降圧チョッパー回路を有する点灯装置５′の一般的な回路構成を留意すれば、ここではスイッチング素子１５及びフライホイールダイオード１７が回路内で損失の多くを占めていることが容易に想像できる。これらのスイッチング素子１５及びフライホイールダイオード１７の損失は、デューティによる損失とスイッチングによる損失とに分けて考えることができる。
【００４６】
ここで、スイッチング素子１５をＦＥＴと仮定したとき、デューティによる損失は、主要因がオン抵抗Ｒｏｎによる損失Ｐｑ、フライホイールダイオード１７の順電圧Ｖｆによる損失Ｐｄであり、それぞれの損失は、Ｐｑ＝Ｒｏｎ×Ｉ２×｛Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）｝、Ｐｄ＝Ｖｆ×Ｉ×｛Ｔｏｆｆ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）｝として表わされるが、ここでのＴｏｎはスイッチング素子１５のＯＮ期間であり、Ｔｏｆｆはスイッチング素子１５のＯＦＦ期間であり、Ｉは出力電流である。
【００４７】
これらの関係式において、デューティ比を５０％，Ｒｏｎを０.５オーム，Ｖｆを３Ｖと仮定すると、損失に占める割合はフライホイールダイオード１７の方が大きくなる。ここでのフライホイールダイオード１７の損失Ｐｄを小さくするためには、Ｔｏｎを長くＴｏｆｆを短くすること、即ち、入力印加される起動用出力電圧Ｖ０を下げれば損失を低減できることが判る。
【００４８】
これに対し、スイッチングによる損失は、スイッチング素子１５のターンオン時による損失Ｐｔｒ、ターンオフ時による損失Ｐｔｆであり、それぞれの損失は、Ｐｔｒ＝（Ｉ×Ｖｄｓ×Ｔｒ×Ｆ）／６、Ｐｔｆ＝（Ｉ×Ｖｄｓ×Ｔｆ×Ｆ）／６として表わされるが、ここでのＶｄｓはスイッチング素子１５のドレイン・ソース電圧であり、Ｔｒはスイッチング素子１５のターンオン期間であり、Ｔｆはスイッチング素子１５のターンオフ期間であり、Ｆは発振周波数である。これらの関係式において、Ｉ，Ｔｒ，Ｔｆは一定となるため、損失はＶｄｓに依存することになる。そこで、スイッチングによる損失Ｐｔｒ＋Ｐｔｆを小さくするには、Ｖｄｓを下げること、即ち、入力印加される起動用出力電圧Ｖ０を下げれば損失を低減できることが判る。従って、力率改善回路３′の起動用出力電圧Ｖ０を小さくすればスイッチング素子１５及びフライホイールダイオード１７の損失を小さくすることができ、点灯装置５′の損失が小さくなる。
【００４９】
以上のような理由により、上述した本願発明の電源装置の基本構成を適用すれば、商用交流電圧が低いときでも力率改善回路３′及び点灯装置５′の総合損失が改善されて高効率化が図られ、装置全体の小型化、低損失化が具現される。
【００５０】
【発明の効果】
以上に述べた通り、本発明の電源装置によれば、力率改善回路から出力される起動用出力電圧を可変とするための起動用出力電圧可変制御回路を備え、この起動用出力電圧可変制御回路により点灯装置に対して出力印加する起動用出力電圧を点灯装置による放電ランプの点灯が安定した後に下げること、即ち、昇圧比を小さくすることで力率改善回路の損失を低減させ、点灯装置の方も同時に損失を低減化させることが可能になるので、ＡＣ１００Ｖ入力時のような商用交流電圧が低いときでも放電ランプの点灯が安定した後に力率改善回路及び点灯装置の総合損失が改善されて高効率化が図られ、装置全体の小型化、低損失化を具現し得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る電源装置の基本構成を示した回路ブロック図である。
【図２】図１に示す電源装置が備える全波整流回路から出力される最大電圧値の変化に応じて入力電圧検出回路から出力される入力電圧検出信号の電圧値の関係を示した最大電圧値−入力電圧検出信号特性波形（入力電圧検出回路における入力電圧検出信号の可変出力特性波形）図である。
【図３】図１に示す電源装置が備える入力電圧検出回路から出力される入力電圧検出信号が図２に示す特性に従う場合に力率改善回路から出力される起動用出力電圧の電圧値の関係を示した入力電圧検出信号−起動用出力電圧特性波形（力率改善回路における起動用出力電圧の可変出力特性波形）図である。
【図４】従来の電源装置の基本構成を示した回路ブロック図である。
【図５】図４に示す電源装置に備えられる力率改善回路の細部構成を具体的に例示した回路図である。
【図６】図４に示す電源装置に備えられ点灯装置の降圧チョッパーの構成を具体的に例示した回路図である。
【符号の説明】
１  全波整流回路
２  入力電圧検出回路
３，３′  力率改善回路
４  出力電圧可変回路
５，５′  点灯装置
６  放電ランプ
７  遅延（ＤＥＬＡＹ）回路
８  点灯信号生成回路
９  入力電流・出力電圧制御回路
１０，１５  スイッチング素子
１１，１６  チョークコイル
１２，１７  ダイオード
１３，１８  平滑コイル
１４  制御回路
【図１】
0004072349.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004072349.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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