(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の両端間にそれぞれ一対のスイッチング素子を直列接続した２つの直列回路を並列に接続し、一方の直列回路の一対の両スイッチング素子の接続点と、他方の直列回路の一対のスイッチング素子の接続点間に放電灯を含む第１の負荷回路を接続し、第１の負荷回路の両端に接続されている各直列回路の対角辺に位置するスイッチング素子を同時にオンして第１の負荷回路に直流電力を供給する期間を設けるとともに、各直列回路を構成する各対のスイッチング素子を交互にオンオフするように各スイッチング素子をオンオフ制御するフルブリッジ構成の電力変換回路と、１乃至複数の任意のスイッチング素子の両端に放電灯を含む１乃至複数の第２の負荷回路を接続して該第２の負荷回路に電力供給を可能とするハーフブリッジ構成の電力変換回路とを具備し、各対のスイッチング素子のオンオフのタイミングに対して、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオンオフのタイミングを同相から１８０度ずれた位相までの範囲で可変して成ることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオン期間を可変して成ることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオン期間をアンバランスに可変して成ることを特徴とする請求項１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、放電灯を含む複数の負荷回路への供給電力を制御することのできる放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平４−１５６２７９号公報に記載されている放電灯点灯装置が提供されている。この放電灯点灯装置は図６に示すように、それぞれ一対のスイッチング素子Ｓ１０〜Ｓ１２、Ｓ２０〜Ｓ２２よりなる複数の直列回路が、直流電源Ｅの両端間に接続される。スイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２０の直列回路の接続点と、スイッチング素子Ｓ１１、Ｓ２１の直列回路の接続点及びスイッチング素子Ｓ１２、Ｓ２２よりなる直列回路の接続点の間には、それぞれ負荷回路１１、１２が接続される。すなわち、各負荷回路１１、１２は、それぞれ４個のスイッチング素子よりなるフルブリッジ構成の電力変換回路（インバータ回路）に接続され、各電力変換回路では４個のスイッチング素子の内の２個、つまりスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２０を共用して素子数を削減している。
【０００３】
負荷回路１１、１２は、たとえば放電灯Ｆ１、Ｆ２と、インダクタＬ１、Ｌ２とを直列接続し、放電灯Ｆ１、Ｆ２と並列にコンデンサＣ１、Ｃ２を並列接続した回路により夫々構成される。尚Ｄ１０〜Ｄ１２、Ｄ２０〜Ｄ２２は各スイッチング素子Ｓ１０〜Ｓ１２、Ｓ２０〜Ｓ２２に並列に接続した還流用ダイオードである。
【０００４】
図７より本従来例の動作を説明する。図７（ａ）はスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２１、図７（ｂ）はスイッチング素子Ｓ２０、Ｓ１１のオンオフを示している。すなわち、負荷回路１１に対するブリッジ回路構成の電力変換回路を構成しているスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ２０、Ｓ２１についてみれば、直列接続されているスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２０とＳ１１、Ｓ２１は同時にオフする期間を挟んで交互にオンするように制御回路（図示せず）により制御される。また、フルブリッジ回路において対角辺上にあるスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２１とＳ２０、Ｓ１１は同時にオンになるように制御回路により制御される。したがって、負荷回路１１に交流電流が流れる回路構成となる。
【０００５】
一方、スイッチング素子Ｓ１２、Ｓ２２は、スイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２０とともに負荷回路１２に対応しているフルブリッジ回路構成の電力変換回路を構成している。図７（ｃ）はスイッチング素子Ｓ２２、図７（ｄ）はスイッチング素子Ｓ１２のオンオフを示している。直列接続されているスイッチング素子Ｓ１２、Ｓ２２は同時にオフする期間を挟んで交互にオンするように制御される。また、ブリッジ回路において対向しているスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２２とＳ２０、Ｓ１２は同時にオンになるように制御されている。したがって、負荷回路１２に交流電流が流れる回路構成となる。
【０００６】
以上のようにスイッチング素子Ｓ１０、Ｓ２０を両負荷回路１１、１２で共用することにより、各負荷回路１１、１２を夫々個別対応して構成されるフルブリッジ構成の電力変換回路に接続する場合と比較して、スイッチング素子の数を少なくしながらも各負荷回路１１、１２への供給電力を個別に制御することができるのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６における従来例の回路構成では、負荷回路が増える毎に、スイッチング素子は２（ｎ＋１）個必要となり、異なる出力の放電灯を含む負荷回路に電力を供給する場合、低出力放電灯に対してもフルブリッジ回路構成の電力変換回路によって電力供給が行なわれるため部品点数が多く、コスト高につながるという問題が生じる。
【０００８】
また、共用されるスイッチング素子に流れる合成電流はｎ倍となり、共用されるスイッチング素子のスイッチングストレスが大きくなるという問題も生じる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたもので、その目的とするところは部品点数を比較的に少なくしながら、放電灯を含む複数の負荷回路に電力を供給でき、且つフルブリッジ構成の電力変換回路から負荷回路に供給される電力を可変し、さらに直流重畳を可能とする放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、直流電源の両端間にそれぞれ一対のスイッチング素子を直列接続した２つの直列回路を並列に接続し、一方の直列回路の一対の両スイッチング素子の接続点と、他方の直列回路の一対のスイッチング素子の接続点間に放電灯を含む第１の負荷回路を接続し、第１の負荷回路の両端に接続されている各直列回路の対角辺に位置するスイッチング素子を同時にオンして第１の負荷回路に直流電力を供給する期間を設けるとともに、各直列回路を構成する各対のスイッチング素子を交互にオンオフするように各スイッチング素子をオンオフ制御するフルブリッジ構成の電力変換回路と、１乃至複数の任意のスイッチング素子の両端に放電灯を含む１乃至複数の第２の負荷回路を接続して該第２の負荷回路に電力供給を可能とするハーフブリッジ構成の電力変換回路とを具備し、各対のスイッチング素子のオンオフのタイミングに対して、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオンオフのタイミングを同相から１８０度ずれた位相までの範囲で可変してなることを特徴とし、任意のスイッチング素子の両端に負荷回路を接続することにより、複数の負荷回路に電力を供給することができる。しかも、対角辺位置のスイッチング素子が同時にオンする期間を変化させることで、スイッチング素子のオンオフ周波数を変化させることなしにフルブリッジ構成の電力変換回路の出力を可変して、第１の負荷回路に含まれる放電灯への供給電力を可変制御することができ、スイッチング素子のオンオフ周波数を変化させることに伴う種種の問題を回避することが可能となる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオン期間を可変して成ることを特徴とし、請求項１の発明と同様の作用を奏することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオン期間をアンバランスに可変して成ることを特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、第１の負荷回路に含まれる放電灯に流れるランプ電流に直流電流を重畳させることができ、フルブリッジ構成の電力変換回路の出力を絞って放電灯を調光したときにより安定に点灯させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態により説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１に本実施形態の基本構成を示す。それぞれ直列接続されたスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２及び、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４よりなる各直列回路が、直流電源ＤＣの両端に並列接続される。ここに、直流電源ＤＣは、商用電源を全波整流した整流出力でもよい。スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ２の接続点とスイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４の接続点間には、共振用インダクタＬ１と共振用キャパシタＣ１を直列接続し、前記キャパシタＣ１に放電灯Ｌａ１を並列接続した負荷回路１を接続する。そして、スイッチング素子ＳＷ４の両端に、共振用インダクタＬ２と共振用キャパシタＣ２と直流カットコンデンサＣｃを直列接続し、前記キャパシタＣ２に放電灯Ｌａ２を並列接続した負荷回路２を接続する。すなわち、負荷回路１は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４によりフルブリッジ構成された電力変換回路（インバータ回路）に接続され、負荷回路２はスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４によりハーフブリッジ構成された電力変換回路（インバータ回路）に接続され、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４は、両電力変換回路で共用される。
【００１５】
本実施形態の構成において、フルブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の一部ＳＷ３、ＳＷ４をハーフブリッジ構成の電力変換回路で共用することにより、これらスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のオンオフ動作により、放電灯Ｌａ１と放電灯Ｌａ２を点灯することを可能とする。
【００１６】
図２に示す動作説明用タイミングチャートにより、本実施形態の回路動作の説明を詳細に行う。尚各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、制御回路３によりオンオフ制御される。
【００１７】
時刻ｔ１で制御回路３の制御出力Ｖ１、Ｖ４ がハイレベルになり、制御出力Ｖ２ 、Ｖ３ がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４が図２（ａ）、（ｄ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が図２（ｂ）、（ｃ）に示すようにオフとなる。このときスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４とインダクタＬ１、キャパシタＣ１、放電灯Ｌａ１から構成されるフルブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング周波数をインダクタＬ１とキャパシタＣ１からなる共振回路の固有共振周波数よりも高い範囲とした場合には、イングクタＬ１に蓄積されたエネルギが、イングクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ１の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオード、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１の経路で放出される。
【００１８】
そして、インダクタＬ１のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ１、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ４の経路で、負荷電流ＩLa1がそれまでとは逆方向（図１の矢印とは逆方向）で流される。
【００１９】
また放電灯Ｌａ２にも同様に、時刻ｔ１で制御回路の制御出力Ｖ４がハイレベルになり、制御出力Ｖ３がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ４が図２（ｄ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ３が図２（ｃ）に示すようにオフとなる。このときスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４とインダクタＬ２、キャパシタＣ２、放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃから構成されるハーフブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング周波数を負荷回路２内の共振用インダクタＬ２と共振用キャパシタＣ２からなる共振回路の固有共振周波数よりも高い範囲とした場合には、イングクタＬ２に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ２を電源とし、インダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃ、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオードの経路で放出される。
【００２０】
そして、インダクタＬ２のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ４がオンとなり、直流カットコンデンサＣｃから、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ４の経路で、負荷電流ILa2がそれまでとは逆方向（図１の矢印とは逆方向）で流される。
【００２１】
時刻ｔ２で制御回路の制御出力Ｖ２、Ｖ３がハイレベルになり、制御出力Ｖ1、Ｖ４がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が図２（ｂ）、（ｃ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４が図２（ａ）、（ｄ）に示すようにオフとなり、イングクタＬ１に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、スイッチング素子ＳＷ２の寄生ダイオードの経路で放出される。
【００２２】
そして、インダクタＬ１のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ２の経路で、負荷電流ILa1がそれまでとは逆方向（図１の矢印に順方向）で流される。
【００２３】
また放電灯Ｌａ２にも同様に、時刻ｔ２で制御回路３の制御出力Ｖ３がハイレベルになり、制御出力Ｖ４がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ３が図２（ｃ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ４が図２（ｄ）に示すようにオフとなり、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ２を電源とし、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、直流カットコンデンサＣｃ、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２の経路で放出される。
【００２４】
そして、インダクタＬ２のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ３がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、イングダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃの経路で、負荷電流ILa2がそれまでとは逆方向（図１の矢印に順方向）で流される。
【００２５】
次に時刻ｔ３の時、時刻ｔ１と同様の回路動作となり、これら一連の回路動作を繰り返すことにより、直流電源ＤＣの出力を交流電圧に変換して、前記フルブリッジ構成の電力変換回路に接続された負荷回路１内の放電灯Ｌａ１および前記ハーフブリッジ構成の電力変換回路に接続された負荷回路２内の放電灯Ｌａ２にエネルギを供給する。
【００２６】
つまり、この放電灯点灯装置では、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ４をハーフブリッジ構成及びフルブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング素子として共用し、各々の電力変換回路に接続された負荷回路１、２内の放電灯Ｌａ１、Ｌａ２にエネルギ（電力）を供給することができる。
【００２７】
ところで、上述の説明においては、ハーフブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング素子ＳＷ４に並列に負荷回路２を接続した場合について説明したが、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のどのスイッチング素子に対して、負荷回路２を並列接続してハーフブリッジ構成の電力変換回路を構成しようとも、また複数の負荷回路１、２を任意のスイッチング素子に並列に接続しても、それぞれの電力変換回路（インバータ回路）は独立して動作し、各々の放電灯にエネルギ（電力）を供給可能とする。なお、図２（ｅ）〜（ｈ）はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に流れる電流Isw1 〜Isw4 を夫々示し、図２（ｉ）（ｊ）は負荷電流ILa1、ILa2を夫々示す。
【００２８】
次に、ハーフブリッジ構成の電力変換回路を構成するスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４の位相に対して、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれないもう一方のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２の位相を変化させた場合の動作を図３を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態では、図３（ａ）、（ｂ）に示すスッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２の位相を、図３（ｃ）、（ｄ）に示すスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４の位相に対して９０度ずらして設定することにより、直流電源ＤＣと各放電灯Ｌａ１、Ｌａ２が接続される時間の割合を変化させることを特徴とする。
【００３０】
時刻ｔ１で制御回路の制御出力Ｖ１、Ｖ４がハイレベルになり、制御出力Ｖ２、Ｖ３ がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４が図３（ａ）、（ｄ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにオフとなる。このときスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４とインダクタＬ１、キャパシタＣ１、放電灯Ｌａ１から構成されるフルブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング周波数をインダクタＬ１とキャパシタＣ１からなる共振回路の固有共振周波数よりも高い範囲とした場合には、イングクタＬ１に蓄積されたエネルギが、イングクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ１の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオード、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１の経路で放出される。
【００３１】
そして、インダクタＬ１のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ１、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ４の経路で、負荷電流ILa1がそれまでとは逆方向（図１の矢印とは逆方向）で流される。
【００３２】
また放電灯Ｌａ２は、時刻ｔ１において、制御回路の制御出力Ｖ４がすでにハイレベルになり、制御出力Ｖ３もすでにローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ４が図３（ｄ）に示すようにオンし続け、スイッチング素子ＳＷ３が図３（ｃ）に示すようにオフし続ける。このときスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４とインダクタＬ２、キャパシタＣ２、放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃから構成されるハーフブリッジ構成の電力変換回路よりスイッチング素子ＳＷ４に流れる電流成分Isw4´を図３（ｊ）に示す。本電流は、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４とインダクタＬ２、キャパシタＣ２、放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃから構成されるハーフブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング周波数を負荷回路２内の共振用インダクタＬ２と共振用キャパシタＣ２からなる共振回路の固有共振周波数よりも高い範囲とした場合には、直流カットコンデンサＣｃを電源とし、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ４の径路で放電灯Ｌａ２に電力を供給し続ける。
【００３３】
時刻ｔ２で制御回路の制御出力Ｖ３がハイレベルになり、制御出力Ｖ４がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３が図３（ａ）、（ｃ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４が図３（ｂ）、（ｄ）に示すようにオフとなる。
【００３４】
このとき、放電灯Ｌａ１においては、イングクタＬ１に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、スイッチング素子ＳＷ１の径路で放出される。
【００３５】
また放電灯Ｌａ２について、時刻ｔ２で制御回路３の制御出力Ｖ３がハイレベルになり、制御出力Ｖ４がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ３が図３（ｃ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ４が図３（ｄ）に示すようにオフとなる。このとき、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４とインダクタＬ２、キャパシタＣ２、放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃから構成されるハーフブリッジ構成の電力変換回路よりスイッチング素子ＳＷ３に流れる電流成分Isw3´を図３（ｉ）に示す。インダクタＬ２に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ２を電源とし、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、直流カットコンデンサＣｃ、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２の経路で放出される。
【００３６】
そして、インダクタＬ２のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ３がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、イングダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃの経路で、負荷電流ILa2がそれまでとは逆方向（図１の矢印に順方向）で流される。
【００３７】
時刻ｔ３で制御回路３の制御出力Ｖ１がローレベルになり、制御出力Ｖ２がハイレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４が図３（ａ）、（ｄ）に示すようにオフとなり、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が図３（ｂ）、（ｃ）に示すようにオンとなる。このとき、放電灯Ｌａ１には、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギーが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、スイッチング素子ＳＷ２の寄生ダイオードの径路で放出される。
【００３８】
そして、インダクタＬ１のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ２の径路で負荷電流ILa1がそれまでとは逆方向（図1の矢印とは順方向）で流される。
【００３９】
また、時刻ｔ３において、制御回路３の制御出力Ｖ３はすでにハイレベルになり、制御出力Ｖ４もすでにローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ３が図３（ｃ）に示すようにオンし続け、スイッチング素子ＳＷ４が図３（ｄ）に示すようにオフし続ける。このとき、ハーフブリッジ構成の電力変換回路よりスイッチング素子ＳＷ３に流れる電流成分Isw3´を図３（ｉ）に示す。本電流Isw3´は、直流電源ＤＣを電源とし、スイッチング素子ＳＷ３、インダクタＬ２、コンデンサＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃの径路で放電灯Ｌａ２に電力を供給し続ける。
【００４０】
時刻ｔ４で制御回路３の制御出力Ｖ４がハイレベルになり、制御出力Ｖ３がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３が図３（ａ）、（ｃ）に示すようにオフとなり、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４が図３（ｂ）、（ｄ）に示すようにオンとなる。
【００４１】
この時、放電灯Ｌａ１においては、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ２、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオード、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１の径路で放出される。
【００４２】
また、放電灯Ｌａ２について、時刻ｔ４で制御回路３の制御出力Ｖ４がハイレベルになり、制御出力Ｖ３がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ４が図３（ｄ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ３が図３（ｃ）に示すようにオフとなる。このとき、ハーフブリッジ構成の電力変換回路より、スイッチング素子ＳＷ４に流れる電流成分Isw4´を図３（ｊ）に示す。イダクタＬ２に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ２を電源とし、インダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃ、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオードの径路で放出される。
【００４３】
そして、インダクタＬ２のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ４がオンとなり、直流カットコンデンサＣｃを電源とし、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ４の径路で、負荷電流ILa2がそれまでとは逆方向（図１の矢印に逆方向）に流される。
【００４４】
次に時刻ｔ５のとき、時刻ｔ１と同様の回路動作となり、これら一連の回路動作を繰り返すことにより、直流電源ＤＣの出力を交流電圧に変換して、前記フルブリッジ構成の電力変換回路に接続された負荷回路１内の放電灯Ｌａ１および前記ハーフブリッジ構成の電力変換回路に接続された負荷回路２内の放電灯Ｌａ２にエネルギを供給する。
【００４５】
本制御方式により、図３（ｅ）に示すようにスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオン、オフのタイミングはスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオンオフのタイミングに対して同相から９０度ずらして設定されているために、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４とスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が同時にオンする期間が短くなる。而して、放電灯Ｌａ１に供給されるエネルギ（電力）が、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオンオフのタイミングとスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオンオフのタイミングが同相のときよりも減少する。これにより、スイッチング素子のスイッチング周波数を変化させずに、放電灯Ｌａ１の出力を制御することができるとともに、図３（ｆ）に示すようにハーフブリッジ構成の電力変換回路に接続された負荷回路２内の放電灯Ｌａ２には一定のエネルギが供給され続ける。
【００４６】
なお、図３（ｇ）〜（ｊ）はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に流れるスイッチング電流Isw1、Isw2及びIsw3´、Isw4´を夫々示し、図３（ｋ）（ｌ）は負荷電流ILa1、ILa2を夫々示す。
（実施形態２）
本実施形態の回路構成は図１に示す実施形態１と同様で、基本的には、実施形態１と同様の動作をするものであり、図４に示す動作説明用タイミングチャートにより、本実施形態の特徴となる回路動作を詳細に説明する。
【００４７】
時刻ｔ１で制御回路３の制御出力Ｖ１、Ｖ４がハイレベルになり、制御出力Ｖ２、Ｖ３がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４が図４（ａ）、（ｄ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が図４（ｂ）、（ｃ）に示すようにオフとなる。このとき、フルブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング周波数をインダクタＬ１とキャパシタＣ１からなる共振回路の固有共振周波数よりも高い範囲とした場合には、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ１の寄生ダイオード、直流電流ＤＣ、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオード、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１の径路で放出される。
【００４８】
そして、インダクタＬ１のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ１、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ1、スイッチング素子ＳＷ４の径路で、負荷電流ILa1がそれまでとは逆方向（図１の矢印とは逆方向）で流される。
【００４９】
また、放電灯Ｌａ２にも同様に、時刻ｔ１で制御回路の制御出力Ｖ４がハイレベルになり、制御出力Ｖ３がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ４が図４（ｄ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ３が図４（ｃ）に示すようにオフとなる。ハーフブリッジ構成の電力変換回路のスイッチング周波数をインダクタＬ２とキャパシタＣ２から成る共振回路の固有共振周波数よりも高い範囲とした場合には、インダクタＬ２に蓄積されたエネルギがインダクタＬ２を電源とし、インダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃ、スイッチング素子ＳＷ４の寄生ダイオードの径路で放出される。
【００５０】
そして、インダクタＬ２のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ４がオンとなり、直流カットコンデンサＣｃから、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ４の径路で、負荷電流ILa2がそれまでとは逆方向に（図１の矢印とは逆方向）流される。
【００５１】
時刻ｔ２で制御回路３の制御出力Ｖ１がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ４は図４（ｄ）に示すようにオンのままであり、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようにオフとなり、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ４、スイッチング素子ＳＷ２の寄生ダイオードの径路で放出される。
【００５２】
また、放電灯Ｌａ２においては、引き続きスイッチング素子ＳＷ４がオンし続け、直流カットコンデンサＣｃから、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ４の径路で、負荷電流ILa2が流される。
【００５３】
時刻ｔ３で制御回路の制御出力Ｖ２、Ｖ３がハイレベルになり、制御出力Ｖ４がローレベルになる。このときスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３が図４(ｂ)、（ｃ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ１は引き続きオフし、スイッチング素子ＳＷ４が図４（ａ）、（ｄ）に示すようにようにオフとなる。放電灯Ｌａ１について、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギが、インダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、スイッチング素子ＳＷ２の寄生ダイオードの径路で放出される。
【００５４】
そして、インダクタＬ１のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ２の径路で、負荷電流ILa1がそれまでとは逆方向（図１の矢印に順方向）で流される。
【００５５】
また、放電灯Ｌａ２にも同様に、時刻ｔ３で制御回路の制御出力Ｖ３がハイレベルになり、制御出力Ｖ４がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ３が図４（ｃ）に示すようにオンとなり、スイッチング素子ＳＷ４が図４（ｄ）に示すようにオフとなり、インダクタＬ２を電源とし、インダクタＬ２、スイッチング素子ＳＷ３の寄生ダイオード、直流電源ＤＣ、直流カットコンデンサＣｃ、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２の径路で放出される。
【００５６】
そして、インダクタＬ２のエネルギ放出後、スイッチング素子ＳＷ３がオンとなり、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、インダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃの径路で負荷電流ILa2がそれまでとは逆方向に（図１の矢印に順方向）流される。
【００５７】
時刻ｔ４において、制御出力Ｖ２がローレベルになる。このとき、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４は図４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示すようにオフとなり、スイッチング素子ＳＷ３が図４（ｃ）に示すようにオンし続ける。放電灯Ｌａ１において、インダクタＬ１に蓄積されたエネルギがインダクタＬ１を電源とし、インダクタＬ１、スイッチング素子ＳＷ１の寄生ダイオード、スイッチング素子ＳＷ３、放電灯Ｌａ１もしくはキャパシタＣ１の径路で放出される。
【００５８】
放電灯Ｌａ２について、直流電源ＤＣから、スイッチング素子ＳＷ３、インダクタＬ２、キャパシタＣ２もしくは放電灯Ｌａ２、直流カットコンデンサＣｃの径路で、負荷電流ILa2を流し続ける。
【００５９】
次に時刻ｔ５の時、時刻ｔ１と同様の回路動作となり、これら一連の回路動作を繰り返す。
【００６０】
本制御方式により、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオンデューティの幅を、図４（ｃ）、（ｄ）に示すスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオンデューティの幅に対して短く制御することにより、直流電源ＤＣとフルブリッジ回路に接続される負荷回路１内の放電灯Ｌａ１が接続される時間の割合を変化させる。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオンデューティの幅がスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオンデューティの幅よりも短く設定されているため、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４とスイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ３の同時オンする期間が短くなる。これにより、直流電源ＤＣとフルブリッジ回路に接続されている放電灯Ｌａ１が接続される時間の割合が短くなるために、放電灯Ｌａ１の出力を制御することができる。また、スイッチング周波数を制御しないため、商用電源と整流器による平滑回路をＤＣ電源の代わりに用いた場合、入力フィルタの簡略化が可能となる。なお、図４（ｅ）〜（ｈ）はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に流れるスイッチング電流Isw1〜Isw4 を夫々示し、図４（ｉ）（ｊ）は負荷電流ILa1、ILa2を夫々示す。
（実施形態３）
本実施形態の回路構成は実施形態１と同様であり、図５に示す動作説明用タイミングチャートにより本実施形態の特徴となる回路動作について説明する。
【００６１】
本実施形態の特徴とするところは、図５に示すように、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２のオンデューティをアンバランスに制御することにより、スイッチング素子のスイッチング周波数を変化させずに、フルブリッジ構成の電力変換回路に接続される負荷回路１内の放電灯Ｌａ１の出力のみ制御することができ、更に放電灯Ｌａ１の出力を絞るほど、この放電灯Ｌａ１に直流電圧が重畳された出力が供給される点である。すなわち、図５（ａ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ１のオンデューティを長く設定し、図５（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ２のオンデューティを短く設定することにより、直流電源ＤＣと放電灯Ｌａ１が接続される時間の割合を変化させる。
【００６２】
本制御方式により、スイッチング素子のスイッチング周波数を変化させずにフルブリッジ構成の電力変換回路に接続されている負荷回路１内の放電灯Ｌａ１のみ出力を制御することができるとともに、放電灯Ｌａ１に流れる負荷電流ILa1の出力を絞るほど、放電灯Ｌａ１には直流が重畳された負荷電流ILa1が供給されるため、調光時の放電灯Ｌａ１の安定点灯が可能となる。また、スイッチング素子のスイッチング周波数を変化しないため、商用電源と整流器による平滑回路を直流電源ＤＣの代わりに用いた場合、入力フィルタの簡略化が可能となる。
【００６３】
なお、図５（ｇ）〜（ｊ）はスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４に流れるスイッチング電流Isw1〜Isw4 を夫々示し、図５（ｋ）（ｌ）は負荷電流ILa1、ILa2を夫々示す。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電源の両端間にそれぞれ一対のスイッチング素子を直列接続した２つの直列回路を並列に接続し、一方の直列回路の一対の両スイッチング素子の接続点と、他方の直列回路の一対のスイッチング素子の接続点間に放電灯を含む第１の負荷回路を接続し、第１の負荷回路の両端に接続されている各直列回路の対角辺に位置するスイッチング素子を同時にオンして第１の負荷回路に直流電力を供給する期間を設けるとともに、各直列回路を構成する各対のスイッチング素子を交互にオンオフするように各スイッチング素子をオンオフ制御するフルブリッジ構成の電力変換回路と、１乃至複数の任意のスイッチング素子の両端に放電灯を含む少なくとも１乃至複数の第２の負荷回路を接続して該第２の負荷回路に電力供給を可能とするハーフブリッジ構成の電力変換回路とを具備し、各対のスイッチング素子のオンオフのタイミングに対して、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオンオフのタイミングを同相から１８０度ずれた位相までの範囲で可変してなるので、任意のスイッチング素子の両端に負荷回路を接続することにより、複数の負荷回路に電力を供給することができる。しかも、対角辺位置のスイッチング素子が同時にオンする期間を変化させることで、スイッチング素子のオンオフ周波数を変化させることなしにフルブリッジ構成の電力変換回路の出力を可変して、第１の負荷回路に含まれる放電灯への供給電力を可変制御することができ、スイッチング素子のオンオフ周波数を変化させることに伴う種種の問題を回避することが可能になるという効果がある。
【００６５】
請求項２の発明は、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオン期間を可変して成るので、請求項１の発明と同様の効果がある。
【００６６】
請求項３の発明は、ハーフブリッジ構成の電力変換回路に含まれない直列回路を構成する一対のスイッチング素子のオン期間をアンバランスに可変して成るので、請求項１の発明の効果に加えて、第１の負荷回路に含まれる放電灯に流れるランプ電流に直流電流を重畳させることができ、フルブリッジ構成の電力変換回路の出力を絞って放電灯を調光したときにより安定に点灯させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１〜３の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の回路動作を示すタイミングチャートである。
【図３】同上の回路動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態２の回路動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施形態３の回路動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の従来例の回路図である。
【図７】同上の回路動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  負荷回路
２  負荷回路
３  制御回路
【図１】
0003807116.tif 000002
【図２】
0003807116.tif 000003
【図３】
0003807116.tif 000004
【図４】
0003807116.tif 000005
【図５】
0003807116.tif 000006
【図６】
0003807116.tif 000007
【図７】
0003807116.tif 000008