(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低周波の交流電源電圧を全波整流する整流回路と；
この整流回路の出力端子間に接続された平滑用コンデンサとインピーダンス素子との直列回路と；
この直列回路側から入力される直流電圧を高周波でスイッチングする１つのスイッチング素子と、このスイッチング素子のスイッチングに基づき前記スイッチング素子のコレクタと接続するコイル及びコイルに直列的に接続されたコンデンサが共振動作して高周波電圧を負荷に供給する電圧共振型のインバータ回路と、前記スイッチング素子のスイッチングに基づき前記整流回路の整流出力に重畳する高周波のリップル電圧成分を生成する入力歪低減回路とを有する複合回路と；
コンデンサと、このコンデンサに対する充電方向を決めるダイオードと、前記コンデンサの充電電荷を放電させる抵抗を備えた放電路とを有して、前記コンデンサが前記平滑用コンデンサに直列となるように前記直列回路の平滑用コンデンサとインピーダンス素子との間に接続され、かつ、前記ダイオードが前記スイッチング素子のコレクタとコイルとの間に接続されてなるスナバ回路と；
を備えることを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のインバータ装置と；
このインバータ装置のインバータ回路により付勢される負荷としての放電灯と；
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
照明器具本体と；
請求項２記載の放電灯点灯装置と；
前記照明器具本体に設けられ前記放電灯点灯装置により付勢される放電灯と；を備え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、インバータ装置、放電灯点灯装置及び照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の一般的なインバータ装置及び放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。この例では、電源部がコンデンサ・インプット型に構成されている。即ち、５０／６０Ｈｚの低周波の商用交流電源１に対して全波整流用の整流回路２を接続し、この整流回路２により全波整流された直流電源間に電解コンデンサによる平滑用コンデンサＣ0 を接続し、この平滑用コンデンサＣ0 の両端に得られた平滑電圧を以降のインバータ回路３の電源として与えるように構成されている。
【０００３】
ここに、インバータ回路３は図示しない制御回路によって高周波でスイッチングされる１つのスイッチング素子、例えば、トランジスタＱ1 を主体とするもので、このトランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間には逆流防止用のダイオードＤ1 が接続され、コレクタと整流回路２の一方の出力端子との間にはコンデンサＣ1 とコイルＬ1 とによるＬＣ電圧共振回路４が接続されている。このＬＣ電圧共振回路４中のコンデンサＣ1 の両端間にはコイルＬ2 とコンデンサＣ2 とのＬＣ直列共振回路５を介して負荷である蛍光ランプ６が接続されている。
【０００４】
また、この種の回路では、インバータ回路３の共振状態が変わり過渡的に電圧が変化した場合にそのピーク値を抑えるためにスナバ回路７が付加される。このスナバ回路７は過渡的な電圧変化を充電期間分遅らせるためのコンデンサＣ3 とこのコンデンサＣ3 への充電方向を決めるためのダイオードＤ3 とコンデンサＣ3 の充電電荷を放電させる放電路８を形成するための抵抗Ｒ3 とにより構成されており、トランジスタＱ1 に対しては直列、ＬＣ電圧共振回路４に対しては並列に接続されている。
【０００５】
ところが、このようなコンデンサ・インプット型の回路構成の場合、商用交流電源１側から流れる入力電流は休止期間を持ち、そのピーク値も大きくなるため、高調波歪の大きなものとなってしまう。そこで、このような高調波歪（入力歪）を低減させるためにインバータ装置自身に入力歪低減機能を併せ持たせた複合回路方式が提案されている。
【０００６】
図４は、複合回路方式のインバータ装置及び放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図３で示した部分と同一機能を果たす部分は同一符号を用いて示す（他の図でも同様とする）。ここでは、整流回路２の整流出力を平滑する平滑部分が電解コンデンサによる平滑コンデンサＣ0 とインピーダンス素子、例えば、コイルＬ0 との直列回路９として構成されている。また、図示例では、トランジスタＱ1 と、このトランジスタＱ1 を主体とする電圧共振型のインバータ回路３と、トランジスタＱ1 のスイッチングに基づき整流回路２の整流出力に重畳する高周波のリップル電圧成分を生成する入力歪低減回路１０とにより複合回路１１が構成されている。入力歪低減回路１０はコイルＬ1 とトランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間に接続されたコンデンサＣ4 と整流回路２の出力端子間であって直列回路９の前段に接続されたコンデンサＣ5 とにより構成されている。即ち、本来的にはインバータ動作を行わせるためのトランジスタＱ1 のスイッチングを利用してコンデンサＣ5 をインバータ回路３に同期させて共振動作させ高周波のリップル電圧成分を生成するものである。
【０００７】
ここで、商用交流電源１の出力電圧波形は周知のように正弦波状のものであり、これを全波整流する整流回路２の出力電圧波形は周知のように全波整流された脈流状態の直流電圧波形となる。インバータ回路３は、基本的には、このような整流回路２の出力電圧が供給されて作動し、例えば、数十ｋＨｚの高周波電圧を発生するものであるが、整流回路２からの出力電圧の瞬時値（波高値）が所定値よりも高い山部の期間であってトランジスタＱ1 のオン期間には、整流回路２の正側出力端子→インダクタＬ1 →トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ→整流回路２の負側出力端子の経路で電流が流れる。同時に、整流回路２からの出力電圧によって直列回路９へも電流が流れ、平滑用コンデンサＣ0 が充電される。一方、整流回路２からの出力電圧の瞬時値が所定値より低い谷部の期間になると（即ち、直列回路９の両端電圧が整流回路２からの出力電圧の瞬時値より高い期間になると）、インバータ回路３には平滑コンデンサＣ2 からインダクタＬ1 →トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタの経路で電圧が供給される。このような直列回路９の両端電圧を整流回路２からの出力電圧の瞬時値よりも高くなるような重畳作用が、トランジスタＱ1 のスイッチング動作におけるオフ時にコイルＬ1 、コンデンサＣ4 及びコンデンサＣ5 による入力歪低減回路１０で共振するようにコンデンサＣ5 が動作し高周波のリップル電圧成分を生成することにより行われる。
【０００８】
このように、インバータ回路３への入力電圧が整流波形の谷部を高周波のリップル電圧成分で埋めた疑似的に平滑した電圧となるため、インバータ回路３の高周波出力は整流しただけの脈流電圧が供給される場合のように包絡線に一旦零電圧まで低下する部分を持たないことになる。従って、整流回路２の出力端間に平滑コンデンサＣ0を設けただけの所謂コンデンサ・インプット型のものに比して、入力力率を格段に向上する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来にあっては、複合回路１１を備えたインバータ装置においてもスナバ回路７は図４に示すようにコイルＬ1 に並列に接続して設けられている。この結果、何らかの原因でインバータ回路３の共振状態が変わり過渡的にトランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間にかかる電圧がサージ電圧的に変化した場合にこのスナバ回路７によってそのピーク値を抑えようとすると、コンデンサＣ3 に例えば６００Ｖもの高圧がかかってしまうことがある。この結果、スナバ回路７中のコンデンサＣ3 としては耐圧の大きいものを用いなくてはならなくなる。同時に、このコンデンサＣ3 の充電電荷を放電させるための抵抗Ｒ3 によるロスも大きくなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、複合回路を用いる方式において、スナバ回路中のコンデンサの耐圧を下げ、かつ、その放電路によるロスを低減させることができるインバータ装置、放電灯点灯装置及び照明装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のインバータ装置は、低周波の交流電源電圧を全波整流する整流回路と；この整流回路の出力端子間に接続された平滑用コンデンサとインピーダンス素子との直列回路と；この直列回路側から入力される直流電圧を高周波でスイッチングする１つのスイッチング素子と、このスイッチング素子のスイッチングに基づき前記スイッチング素子のコレクタと接続するコイル及びコイルに直列的に接続されたコンデンサが共振動作して高周波電圧を負荷に供給する電圧共振型のインバータ回路と、前記スイッチング素子のスイッチングに基づき前記整流回路の整流出力に重畳する高周波のリップル電圧成分を生成する入力歪低減回路とを有する複合回路と；コンデンサと、このコンデンサに対する充電方向を決めるダイオードと、前記コンデンサの充電電荷を放電させる抵抗を備えた放電路とを有して、前記コンデンサが前記平滑用コンデンサに直列となるように前記直列回路の平滑用コンデンサとインピーダンス素子との間に接続され、かつ、前記ダイオードが前記スイッチング素子のコレクタとコイルとの間に接続されてなるスナバ回路と；を備えている。
【００１２】
本発明において、スイッチング素子は複合回路中でインバータ回路用と入力歪低減回路用とに兼用されるものであるが、スイッチング素子自身としてはどのようなものでもよく、例えば、バイポーラ形トランジスタや電界効果型トランジスタ等を用いることができる。また、スナバ回路を用いる関係上、１石式の場合に有効となる。複合回路中のインバータ回路としては１石式かつ電圧共振型であればよく、その具体的な回路構成の異同は問わない。入力歪低減回路は高周波でスイッチングされるスイッチング素子によってインバータ回路に同期して共振動作するコンデンサを含んで重畳すべき高周波のリップル電圧成分を生成する構成であればよい。整流回路の出力端子間に接続される直列回路中の平滑用コンデンサとしては電解コンデンサが用いられ、インピーダンス素子としては、典型的には、コイル等のインダクタンス素子が用いられる。スナバ回路中の放電路はコンデンサに充電された電荷を放電させるためのものであり、通常、放電抵抗を用いて形成されるが、この放電抵抗はコンデンサに並列でもダイオードに並列であってもよい。
【００１３】
本発明によれば、何らかの原因によりインバータ回路の共振状態が変わり過渡的にスイッチング素子にかかる電圧が大きく変化するような場合にスナバ回路によってそのピーク値が抑えられるが、充電動作によりそのピーク値を抑制するためのコンデンサに対して平滑用コンデンサが直列に接続されているので、コンデンサにかかる電圧は分圧された電圧となり、平滑用コンデンサにかかる電圧分は低減できる。よって、コンデンサに要求される耐圧を小さくすることができ、回路構成上、有利となる。同時に、このコンデンサの充電電荷を放電するための放電路によるロスも低減させることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明の放電灯点灯装置は、請求項１記載のインバータ装置と；このインバータ装置のインバータ回路により付勢される負荷としての放電灯と；を備えている。また、請求項３記載の発明の照明装置は、照明器具本体と；請求項２記載の放電灯点灯装置と；前記照明器具本体に設けられ前記放電灯点灯装置により付勢される放電灯と；を備えている。従って、コンデンサの耐圧が低めでよく、放電路によるロスの少ない有利な構成のスナバ回路を備えた放電灯点灯装置ないしは照明装置を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインバータ装置及び放電灯点灯装置の実施の一形態を説明する。
図１は実施の一形態を示す回路図である。本実施の形態のインバータ装置１２ないしは放電灯点灯装置１３は、構成要素的には図４に示したものと同様であるが、その内のスナバ回路７の接続箇所が異なっており、直列回路９のコイルＬ0 と平滑用コンデンサＣ0 との接続点と、トランジスタＱ1 とコイルＬ1 との接続点との間に接続されている。コンデンサＣ3 に着目すれば、このコンデンサＣ3 は平滑用コンデンサＣ0 と直列となるように接続されている。
【００１６】
次に、作用について説明する。トランジスタＱ1 は制御回路からの制御信号に基づき高周波でスイッチング動作することにより、インバータ回路３中のコイルＬ1 側に高周波電圧を生じさせ、これを蛍光ランプ６に供給して蛍光ランプ６を点灯状態に維持する。このようなインバータ動作中において、何らかの原因で共振状態が変わり、トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間にかかる電圧ＶCEが過渡的に変化した場合、その電圧ＶCEの変化はスナバ回路７中のダイオードＤ3 とコンデンサＣ3 との接続点の電圧の変化として現われる。この点の電圧が通常のコレクタ・エミッタ間電圧ＶCEより大きくなるとコンデンサＣ3 に対する充電動作が行われることになり、その充電に要する期間分の遅れを生ずることで、結果的に、トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間にかかる電圧が必要以上に大きくならないようにそのピーク値が抑制される。このようなコンデンサＣ3 への充電動作において、このコンデンサＣ3 には平滑用コンデンサＣ0 も直列に接続された状態にあるので、過渡的な過大な電圧はコンデンサＣ3 と平滑用コンデンサＣ0 との両端間にかかることになる。このように分圧される結果、平滑用コンデンサＣ0 にかかる電圧分はコンデンサＣ3 にはかからなくなるので、コンデンサＣ3 に要求される耐圧は低めでよくなる。ちなみに、図４に示した従来例においてコンデンサＣ3 の両端に６００Ｖもの高圧がかかるような場合を想定した場合、本実施の形態によれば、平滑用コンデンサＣ0 に２００Ｖ分が分圧され、スナバ回路７中のコンデンサＣ3 にかかる高圧は４００Ｖ程度に抑制される。また、スナバ回路７中のコンデンサＣ3 の耐圧が低めでよくその充電電圧が下がる分、放電抵抗Ｒ3 によるロスも低減させることができる。
【００１７】
図２は本発明の照明装置の実施の一形態を示す斜視図である。図において、１５は照明器具本体であり、この照明器具本体１５に放電灯である蛍光ランプ６が装着されている。また、照明器具本体１５内には図１で説明した構成からなるインバータ装置１２を備えた放電灯点灯装置１３が配設されている。もっとも、放電灯点灯装置１３は照明器具本体１５外に配設するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、複合回路を備えたインバータ装置において、コンデンサと、このコンデンサに対する充電方向を決めるダイオードと、コンデンサに対する放電路とを有するスナバ回路が、そのコンデンサが平滑用コンデンサに直列となるように前記直列回路の平滑用コンデンサとインピーダンス素子との間に接続され、かつ、前記ダイオードが前記スイッチング素子のコレクタとコイルとの間に接続されて設けられているので、スナバ回路のコンデンサの充電動作によって過渡的な高圧のピーク値を抑制しようとする場合にその高圧を平滑用コンデンサとにより分圧することで、必要とされる耐圧を下げることができ、同時にその放電路によるロスも低減させることができ、条件の有利なスナバ回路を備えたインバータ装置を提供することができる。
【００１９】
請求項２及び３記載の発明及によれば、請求項１記載のインバータ装置を備えているので、コンデンサの耐圧が低めでよく、放電路によるロスの少ない有利な構成のスナバ回路を備えた放電灯点灯装置ないしは照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインバータ装置及び放電灯点灯装置の実施の一形態を示す回路図
【図２】本発明の照明装置の実施の一形態を示す斜視図
【図３】従来の一般的なインバータ装置及び放電灯点灯装置の構成を示す回路図
【図４】複合回路方式のインバータ装置及び放電灯点灯装置の構成を示す回路図
【符号の説明】
２：整流回路
３：インバータ回路
６：放電灯
７：スナバ回路
８：放電路
９：直列回路
１０：入力歪低減回路
１１：複合回路
１２：インバータ装置
１３：放電灯点灯装置
１４：照明器具本体
Ｑ1 ：スイッチング素子
Ｃ0 ：平滑用コンデンサ
Ｃ3 ：コンデンサ
Ｌ0 ：インピーダンス素子
Ｄ3 ：ダイオード
【図１】
0003733675.tif 000002
【図２】
0003733675.tif 000003
【図３】
0003733675.tif 000004
【図４】
0003733675.tif 000005