JP4948496B2 - 放電灯点灯装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、放電灯点灯装置及び照明装置に関するものである。

従来の技術においては、例えば「直流電源およびインバータの少なくとも一方に含まれるスイッチング素子を高周波で駆動させる制御回路のための制御電源を、前記直流電源の出力の増加に応じて、出力が増加する第１の制御電源供給手段と、前記直流電源の出力の増加に応じて、出力が減少する第２の制御電源供給手段とにより構成してなることを特徴とする放電灯点灯装置。」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば「…昇圧インダクタに電磁結合されてなり制御手段に給電するフィードバック電源と；制御手段の動作安定後に起動手段の動作を停止させる動作停止手段と；を具備していることを特徴とする昇圧チョッパ装置。」が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１０９７８９号公報（請求項１） 特開平９−３２２５２７号公報（請求項１）

従来の放電灯点灯装置においては、インバータ回路のスイッチング素子を駆動・制御するための駆動回路、制御用ＩＣなど（以下、制御回路）が用いられている。
この制御回路を動作させるためには、別途、制御回路用電源回路を設け、安定した電源を生成し、制御回路に供給しなければならない。

上記特許文献１に記載の技術では、制御回路を動作させるため制御電源は、例えばハーフブリッジインバータ回路のハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子の接続点より供給する方式を用いている。

この回路方式は、インバータのハイサイドのスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴのソース端子）とローサイドのスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴのドレイン端子）との接続点に接続されたコンデンサと、ダイオードと、抵抗とからなり、スイッチング素子の接続点より、コンデンサ、ダイオード、抵抗を介して制御回路に電源を供給する。

この回路方式は、インバータのハイサイドのスイッチング素子とローサイドのスイッチング素子との接続点に接続されたコンデンサの容量を大きくすれば、大きな電流を供給できるものの、ローサイドのスイッチング素子をオンした際のコンデンサの放電電流によりスイッチング損失が大きくなり、供給できる電流には限界がある、という問題点があった。

また、調光などにより、直流電源回路（以下「昇圧チョッパ」という。）の出力電圧や、インバータ周波数が変化した場合、制御回路に供給できる電流が変化する、という問題点があった。
また、調光などにより、制御回路での消費電力が変化すると、制御回路に安定した電源を供給できなくなる、という問題点があった。
さらに、消灯時、異常時など、インバータを停止した場合、電力を供給できない、という問題点があった。

上記特許文献２に記載の技術では、昇圧チョッパの昇圧リアクタの２次巻線から電力を供給する方式を用いている。

この回路方式は、昇圧チョッパの昇圧リアクタの２次巻線より電力を供給するため、昇圧リアクタの２次巻線の巻数を増やせば大きな電流を制御回路に供給できる。このため、制御回路への電流供給とスイッチング素子の損失増大とは無関係である。また、インバータ停止時でも、昇圧チョッパを間欠的に動作させることにより制御回路に電流を供給できる。

しかしながら、上記のような昇圧リアクタの２次巻線より制御回路に電源を供給する回路方式は、商用電源電圧のゼロクロス付近で制御回路に大きな電流を供給できない、という問題点があった。
これは商用電源電圧がゼロクロス付近では電圧が低いため、昇圧リアクタの１次巻線に十分な電圧が印加されず、２次巻線に十分な電圧が誘起されないからである。
したがって、制御電源の出力電圧がゼロクロス付近で低下し、商用電源電圧の周波数に同期して脈動が発生する。

また、２次巻線の巻数を増やし、ゼロクロス付近での２次巻線の誘起電圧を上昇させるとそれ以外の期間で２次巻線の電圧がより上昇し、制御電源回路の損失増大につながる、という問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、安定した制御電源を制御回路に供給することができ、電力損失を抑制することができる放電灯点灯装置及び照明装置を得ることを目的とする。

本発明に係る電源装置は、少なくともインダクタ素子を有し、商用電源電圧を所望の直流電圧に変換する直流電源回路と、前記直流電源回路の出力を交流に変換し、交流電力を放電灯に供給するインバータと、前記直流電源回路及び前記インバータの少なくとも一方を駆動制御する制御回路と、前記直流電源回路のインダクタ素子の２次巻線から前記制御回路に制御電源を供給する第１の制御電源回路と、少なくともスイッチ素子を有し、該スイッチ素子を介して、前記インバータの出力から前記制御回路に制御電源を供給する第２の制御電源回路と、前記第２の制御電源回路のスイッチ素子をオン・オフするスイッチ素子制御回路とを備え、前記制御回路は、調光制御信号が入力され、該調光制御信号に基づく全光時の光束に対する光束の割合が小さくなる程前記インバータの駆動周波数を上昇させ、前記スイッチ素子制御回路は、前記調光制御信号が入力され、該調光制御信号に基づく全光時の光束に対する光束の割合が所定以下のとき、前記第２の制御電源回路のスイッチ素子をオンにして、前記インバータの出力から前記制御回路に制御電源を供給するものである。

本発明は、インダクタ素子の２次巻線から制御回路に制御電源を供給するだけでなく、第２の制御電源回路のスイッチ素子のオン制御により、インバータの出力から制御回路に制御電源を供給するようにしたので、安定した制御電源を制御回路に供給することができ、電力損失を抑制することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成図である。
図１において、放電灯点灯装置は、商用交流電源１より交流電力の供給を受けて放電灯８を点灯させる装置であり、整流回路２、昇圧チョッパ回路３、平滑コンデンサ４、インバータ回路５、バラストコイル６、直流カットコンデンサ７、放電灯８（装着時）、共振コンデンサ９、インバータ制御回路１０、昇圧チョッパ制御回路１１を備えている。

整流回路２は、商用交流電源１から供給される交流電力を全波整流する。
昇圧チョッパ回路３は、昇圧リアクタ３ａ、スイッチング素子３ｂ、ダイオード３ｃを備え、これを用いて、整流回路２で全波整流された直流電圧を昇圧する。
平滑コンデンサ４は、昇圧チョッパ回路３が出力する直流電圧を平滑化する。

尚、昇圧リアクタ３ａは、本発明におけるインダクタ素子に相当する。
また、ダイオード３ｃは、本発明における逆流防止素子に相当する。
また、整流回路２と昇圧チョッパ回路３と平滑コンデンサ４とにより、本発明における直流電源回路を構成する。

インバータ回路５は、平滑コンデンサ４に並列接続され、直流電圧を高周波に変換する。このインバータ回路５は、スイッチング素子５ａ、５ｂを直列接続して備えたハーフブリッジ形のインバータである。

インバータ制御回路１０は、スイッチング素子５ａ、５ｂを制御・駆動する。
インバータ回路５の出力に接続されたバラストコイル６、放電灯８、及び共振コンデンサ９は、負荷回路を形成する。また、バラストコイル６と共振コンデンサ９は、ＬＣ直列共振回路を形成する。
直流カットコンデンサ７は、直流電流を通さないようにする役割を果たす。
昇圧チョッパ制御回路１１は、平滑コンデンサ４の電圧を制御するためスイッチング素子３ｂを制御・駆動する。

尚、インバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１は、本発明における制御回路に相当する。

さらに、放電灯点灯装置は、インバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に制御電源を供給する第１の制御電源回路及び第２の制御電源回路を備えている。

第１の制御電源回路は、昇圧チョッパ回路３の昇圧リアクタ３ａの２次巻線に接続された抵抗１２、コンデンサ１３、ダイオード１４、及びダイオード１５からなり、ツェナダイオード１６と平滑コンデンサ１７との接続点に接続される。このツェナダイオード１６、及び平滑コンデンサ１７は、インバータ制御回路１０と昇圧チョッパ制御回路１１とに接続される。
この第１の制御電源回路は、昇圧リアクタ３ａの２次巻線からインバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に制御電源を供給する。

第２の制御電源回路は、スイッチング素子５ａのソース端子とスイッチング素子５ｂのドレイン端子の接続点に接続され、コンデンサ１８、抵抗１９、ダイオード２０、ダイオード２１、及びスイッチ素子２２からなり、第１の制御電源回路と同様に、ツェナダイオード１６と平滑コンデンサ１７との接続点に、スイッチ素子２２を介して接続される。
この第２の制御電源回路は、スイッチ素子２２を介して、インバータ回路５の出力からインバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に制御電源を供給する。

ゼロクロス検出回路２３は、商用交流電源１の電圧（以下「商用電源電圧」ともいう。）が、所定電圧値以下となる期間（以下「ゼロクロス付近」ともいう。）を検出する。また、ゼロクロス検出回路２３は、スイッチ素子２２をオン・オフする信号を出力する。
起動抵抗２４は、商用電源投入直後の制御電源を得るための抵抗である。

尚、ゼロクロス検出回路２３は、本発明におけるスイッチ素子制御回路が含まれる。

以上、本実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成について説明した。
次に、本実施の形態１に係る放電灯点灯装置の動作について説明する。
まず、放電灯点灯装置の基本的な動作を示し、その後に制御電源回路の動作について説明する。

（１）商用交流電源１を投入
放電灯点灯装置に商用交流電源１を投入すると、整流回路２は商用交流電源１から供給される交流電力を整流し、得られた直流電圧は昇圧チョッパ回路３により所望の電圧に昇圧され、さらに平滑コンデンサ４によって平滑化される。平滑コンデンサ４によって平滑化された直流電源は、インバータ回路５のスイッチング素子５ａ、５ｂが交互にオン・オフすることによって高周波電圧に変換される。
このスイッチング素子５ａ、５ｂのオン・オフ制御は、インバータ制御回路１０が行う。

（２）フィラメント予熱モード
商用交流電源１の投入後、放電灯８を点灯させる前に、インバータ制御回路１０は、放電灯８が備えるフィラメントを先行して予熱する予熱モードで動作する状態となる。
ここでいう予熱とは、放電灯８が放電を開始する以前の状態で、フィラメントの温度を、放電開始に適した温度まで上昇させておくことをいう。
インバータ制御回路１０は、放電灯８への印加電圧が放電開始電圧以下となるように、十分高いインバータ駆動周波数でインバータ回路５を動作させ、フィラメントを予熱する。

（３）始動モード〜点灯モード
予熱モードを開始してから十分な時間が経過する等により、フィラメントの予熱が完了すると、インバータ制御回路１０は、放電灯８を点灯させるためにインバータ回路５を始動モードで制御する。
始動モードとは、インバータ回路５の駆動周波数を、バラストコイル６と共振コンデンサ９からなるＬＣ共振回路の共振周波数に近づけるモードである。
インバータ回路５の駆動周波数が上述のＬＣ共振回路の共振周波数に近づくと、放電灯８に高電圧が印加されるため、放電灯８は放電を開始して放電灯８が点灯し、点灯モードとなる。
ここで、調光して光束を絞る場合はインバータ回路５の駆動周波数を上昇させ、バラストコイル６のインピーダンスを高くしてランプ電流を絞る。

以上、本実施の形態１に係る放電灯点灯装置の動作制御の基本的な考え方を示した。
次に、本実施の形態１に係る放電灯点灯装置の制御電源回路の具体的な動作を説明する。

商用交流電源１が投入されると整流回路２の出力より直流電源が得られる。この直流電圧より起動抵抗２４を介して平滑コンデンサ１７を充電する。
平滑コンデンサ１７の電圧が上昇し、所定値に達すると昇圧チョッパ制御回路１１が起動し、昇圧チョッパ回路３のスイッチング素子３ｂがオンオフ動作を開始する。
スイッチング素子３ｂがオンオフ動作を開始することにより昇圧リアクタ３ａの２次巻線に電圧が発生し、抵抗１２、コンデンサ１３、ダイオード１４を介して平滑コンデンサ１７に電流を供給し、平滑コンデンサ１７を充電する。昇圧リアクタ３ａの２次巻線からは起動抵抗２４よりも多くの電流を供給することができる。
これにより平滑コンデンサ１７に接続されたインバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１は制御電源を得ることができる。

その後、インバータ制御回路１０は、インバータ回路５のスイッチング素子５ａ、５ｂのオンオフ動作を開始してフィラメント予熱モード、始動モードを経て点灯モードにてランプの点灯を開始する。

次に、スイッチ素子２２の動作について、図２を用いて説明する。

図２は、スイッチ素子２２の動作を説明する図である。図２（ａ）は商用電源電圧波形、図２（ｂ）は第２の制御電源回路を用いない場合の平滑コンデンサ１７の電圧波形、図２（ｃ）は第２の制御電源回路を用いた場合のスイッチ素子２２のオンオフ信号、図２（ｄ）は第２の制御電源回路を用いた場合の平滑コンデンサ１７の電圧波形である。

図２（ｂ）に示すように、第２の制御電源回路を用いない場合、昇圧リアクタ３ａの２次巻線より得られる電源は、商用電源電圧のゼロクロス付近で電圧が低下する。これはインバータ制御回路１０、昇圧チョッパ制御回路１１の消費電力が大きいほど顕著に電圧が低下する。

そこで、ゼロクロス検出回路２３は、インバータ回路５のスイッチング素子５ａ、５ｂがオンオフ動作開始後、商用電源電圧が低下して所定電圧以下となると、図２（ｃ）に示すように、スイッチ素子２２をオンする信号を出力し、スイッチ素子２２をオンさせる。
スイッチ素子２２がオンすると、第２の制御電源回路が動作し、コンデンサ１８、抵抗１９、ダイオード２１を介して平滑コンデンサ１７を充電する。

次に、商用電源電圧がゼロクロス付近を通過して電源電圧が上昇し、所定電圧を超えると、図２（ｃ）に示すように、ゼロクロス検出回路２３はスイッチ素子２２をオフする信号を出力し、スイッチ素子２２をオフさせる。
スイッチ素子２２がオフすると、第２の制御電源回路からの電流供給が遮断される。そして、平滑コンデンサ１７への充電電流は第１の制御電源回路から供給される。

これにより商用電源電圧のゼロクロス付近では第１の制御電源回路及び第２の制御電源回路から平滑コンデンサ１７へ充電電流を供給する。このため、図２（ｄ）に示すように平滑コンデンサ１７の電圧低下を補うことができ、安定した電圧が得られる。

以上のように本実施の形態においては、制御電源の電圧が低下する商用電源電圧のゼロクロス付近ではスイッチ素子２２をオンして、第１の制御電源回路及び第２の制御電源回路の両方から平滑コンデンサ１７に充電電流を供給する。よって、ゼロクロス付近で発生する制御電源の電圧低下を抑制でき、安定した制御電源をインバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に供給することができる。

また、ゼロクロス付近以外の期間では昇圧リアクタ３ａの２次巻線から十分な電流が供給可能であるため、スイッチ素子２２をオフして第２の制御電源回路からの電流を遮断する。したがってゼロクロス付近以外の期間では、インバータ回路５のスイッチング損失、ツェナダイオード１６の損失を抑制でき、消費電力を小さくすることができ、また、回路ストレスも小さくすることができる。

尚、調光機能を有する放電灯点灯装置の場合、調光時はインバータ回路５の駆動周波数を高くする必要があるため、インバータ制御回路１０の消費電力が増加する。

このような場合、スイッチ素子制御回路を含むゼロクロス検出回路２３により、調光器から出力される調光信号（図示せず）を受けて、調光率が所定の調光率以上となった場合に、スイッチ素子２２をオンして第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７に充電電流を供給すれば制御電源の電圧低下を抑制できる。

また、昇圧チョッパ回路３は、商用電源電圧の入力電圧範囲を広くとることが可能であるが、商用電源電圧の入力電圧が低い場合（例えば実効値１００Ｖ）に対して、商用電源電圧の入力電圧が高い場合（例えば実効値２００Ｖ）の方が昇圧チョッパ回路３の動作周波数が高くなるため、昇圧チョッパ制御回路１１の消費電力が増加する。

このような場合、商用電源電圧の実効値を検出する商用電源検出回路（図示せず）を設け、スイッチ素子制御回路を含むゼロクロス検出回路２３は、商用電源電圧の実効値が所定電圧値以上の場合に、スイッチ素子２２をオンして第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７に充電電流を供給すれば制御電源の電圧低下を抑制できる。

したがって、本実施の形態１に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ制御回路１１及びインバータ制御回路１０に安定した制御電源を供給することができる。また、第２の制御電源回路の消費電力を必要最小限に抑制することができ、エネルギー消費量の削減の効果がある。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の回路図である。
図３に示す回路は、図１に示した実施の形態１の構成をより具体化したものである。尚、図１に示した実施の形態１と同一構成には同一符号を付する。

本実施の形態２の放電灯点灯装置は、商用交流電源１に接続された分圧抵抗２５、ツェナダイオード２６、トランジスタ２７、抵抗２８、トランジスタ２９、ツェナダイオード３０、及び抵抗３１により、図１に示したゼロクロス検出回路２３を構成し、ＭＯＳＦＥＴ２２ａは、図１に示したスイッチ素子２２を構成するものである。
尚、商用電源電圧が所定の電圧を超えたとき、ツェナダイオード２６がオンになるように、分圧抵抗２５の各抵抗値が設定される。

次に動作について説明するが、放電灯点灯装置の基本動作は実施の形態１と同様である。ここではゼロクロス検出回路２３の動作について説明する。

いま、商用交流電源１が投入され、フィラメント予熱モード、始動モードを経て点灯モードによりランプが点灯中とする。
ここで例えば商用電源電圧の位相がピーク付近とすると、商用電源電圧が所定の電圧値より高い状態であるのでツェナダイオード２６がオンする。
ツェナダイオード２６がオンするとトランジスタ２７にベース電流が流れるので、トランジスタ２７がオンする。
トランジスタ２７がオンすると、抵抗３１に流れる電流がトランジスタ２９のエミッタ−ベース間に流れ、トランジスタ２９がオンする。
トランジスタ２９がオンすると、ＭＯＳＦＥＴ２２ａのゲート−ソース間がトランジスタ２９により短絡されるため、ＭＯＳＦＥＴ２２ａはオフ状態となる。
したがって、商用電源電圧が所定の電圧値より高くなるゼロクロス付近以外の期間では、第１の制御電源回路からのみ平滑コンデンサ１７に充電電流が供給される。

次に商用電源電圧がピーク付近から低下してゼロクロス付近に近づき、所定電圧以下となるとツェナダイオード２６がオフしてトランジスタ２７のベース電流が遮断され、トランジスタ２７がオフする。
トランジスタ２７がオフするとトランジスタ２９のベース電流が遮断されるためトランジスタ２９もオフする。
トランジスタ２９がオフすると抵抗３１を介してツェナダイオード３０によりＭＯＳＦＥＴ２２ａのゲート−ソース間に電圧が印加され、ＭＯＳＦＥＴ２２ａがオンする。
ＭＯＳＦＥＴ２２ａがオンするとコンデンサ１８、抵抗１９、ダイオード２１を介して平滑コンデンサ１７に充電電流が供給される。
したがって、商用電源電圧が所定の電圧値以下となるゼロクロス付近の期間では、第１の制御電源回路及び第２の制御電源回路の両方から平滑コンデンサ１７に充電電流が供給される。
次に商用電源電圧がゼロクロスを通過し、再び上昇して所定電圧値以上となると、再びツェナダイオード２６がオンし、ＭＯＳＦＥＴ２０ａは上記と同様に再びオフする。
以下、この動作を繰り返す。

以上のように制御電源の電圧が低下する商用電源電圧のゼロクロス付近でＭＯＳＦＥＴ２２ａをオンして、第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７に充電電流を供給するので、制御電源の電圧低下を抑制できる。
また、ゼロクロス付近以外の期間では、昇圧リアクタ３ａの２次巻線から十分な電流が供給可能であるため、ＭＯＳＦＥＴ２２ａをオフして第２の制御電源回路からの電流を遮断する。したがってゼロクロス付近以外の期間では、インバータ回路５のスイッチング損失、ツェナダイオード１６の損失を抑制でき、消費電力を小さくすることができ、また回路ストレスも小さくすることができる。

したがって、本実施の形態２に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ制御回路１１及びインバータ制御回路１０に安定した制御電源を供給することができる。また、第２の制御電源回路の消費電力を必要最小限に抑制することができ、エネルギー消費量の削減の効果がある。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の構成図である。
図４において、本実施の形態３における放電灯点灯装置は、図１に示した実施の形態１のゼロクロス検出回路２３に代えて、電圧検出回路３２を備えている。
その他の構成は上記実施の形態１と同様であり、同一構成部分には同一符号を付する。

電圧検出回路３２は、インバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に供給された制御電源の電圧値（平滑コンデンサ１７の電圧）を検出する。また、電圧検出回路３２は、スイッチ素子２２をオン・オフする信号を出力する。

尚、電圧検出回路３２は、本発明における制御電源検出回路に相当する。
また、電圧検出回路３２は、本発明におけるスイッチ素子制御回路が含まれる。

次に動作について説明するが、放電灯点灯装置の基本動作は実施の形態１と同様である。ここでは電圧検出回路３２の動作について説明する。

商用交流電源１が投入されると整流回路２の出力より直流電源が得られる。この直流電圧より起動抵抗２４を介して平滑コンデンサ１７を充電する。
平滑コンデンサ１７の電圧が上昇し、所定値に達すると昇圧チョッパ制御回路１１が起動し、昇圧チョッパ回路３のスイッチング素子３ｂがオンオフ動作を開始する。
スイッチング素子３ｂがオンオフ動作を開始することにより昇圧リアクタ３ａの２次巻線に電圧が発生し、抵抗１２、コンデンサ１３、ダイオード１４を介して平滑コンデンサ１７に充電電流を供給する。
昇圧リアクタ３ａの２次巻線からは起動抵抗２４よりも多くの電流を供給することができる。

その後、インバータ制御回路１０は、インバータ回路５のスイッチング素子５ａ、５ｂのオンオフ動作を開始してフィラメント予熱モード、始動モードを経て点灯モードによりランプが点灯を開始する。

ここで、実施の形態１で述べたように昇圧リアクタ３ａの２次巻線より得られる電源は商用電源電圧のゼロクロス付近で電圧が低下する。
また、調光機能を有する放電灯点灯装置の場合、調光時はインバータ回路５の駆動周波数を高くする必要があるため、インバータ制御回路１０の消費電力が増加する。
同様に、昇圧チョッパ回路３は、商用電源電圧の入力電圧範囲を広くとることが可能であるが、商用電源電圧の入力電圧が低い場合（例えば実効値１００Ｖ）に対して、商用電源電圧の入力電圧が高い場合（例えば実効値２００Ｖ）の方が昇圧チョッパ回路３の動作周波数が高くなるため、昇圧チョッパ制御回路１１の消費電力が増加する。

このように放電灯点灯装置の動作条件によりインバータ制御回路１０、昇圧チョッパ制御回路１１の消費電力が増加する場合があり、それに伴い制御電源回路の出力電圧（平滑コンデンサ１７の電圧）が低下することになる。

そこで、電圧検出回路３２は、平滑コンデンサ１７の電圧を検出し、平滑コンデンサ１７の電圧が所定値以下に低下した場合、スイッチ素子２２をオンする信号を出力し、スイッチ素子２２をオンさせる。
スイッチ素子２２がオンすると、第２の制御電源回路より電流を供給し、平滑コンデンサ１７を充電する。

次に商用電源電圧がゼロクロス付近を経て上昇、又は調光状態から全光状態になるなどして、インバータ制御回路１０又は昇圧チョッパ制御回路１１の消費電力が減少すると、平滑コンデンサ１７の電圧は上昇し、所定電圧を超えて正常値に戻る。
すると電圧検出回路３２は、スイッチ素子２２をオフする信号を出力し、スイッチ素子２２をオフさせる。
スイッチ素子２２がオフすると、第２の制御電源回路からの電流は遮断される。そして、平滑コンデンサ１７への充電電流供給は第１の制御電源回路のみで行われる。

以上のように本実施の形態においては、制御電源の電圧が所定の電圧値以下のとき、スイッチ素子２２をオンして第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７への充電電流を供給するので、制御電源の電圧低下を抑制でき、安定した制御電源をインバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に供給することができる。

また、制御電源電圧が低下しない電力消費量が小さい期間ではスイッチ素子２２をオフして第２の制御電源回路からの電流を遮断するので、インバータ回路５のスイッチング損失、ツェナダイオード１６の損失を抑制でき、消費電力を小さくすることができ、また回路ストレスも小さくすることができる。

したがって、本実施の形態３に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ制御回路１１及びインバータ制御回路１０に安定した制御電源を供給することができる。また、第２の制御電源回路の消費電力を必要最小限に抑制することができ、エネルギー消費量の削減の効果がある。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置の回路図である。
図５に示す回路は、図４に示した実施の形態３の構成をより具体化したものである。尚、図４に示した実施の形態３と同一構成には同一符号を付する。

本実施の形態４の放電灯点灯装置は、トランジスタ２７、抵抗２８、トランジスタ２９、ツェナダイオード３０、抵抗３１、抵抗３３、基準電圧用ツェナダイオード３４、コンパレータ３５、プルアップ抵抗３６、抵抗３７、及び分圧抵抗３８により、図４に示した電圧検出回路３２を構成し、ＭＯＳＦＥＴ２２ａは図４に示すスイッチ素子２２を構成するものである。
尚、制御電源の電圧値（平滑コンデンサ１７の電圧）が所定の電圧を超えたとき、コンパレータ３５の出力がＨＩＧＨになるように、分圧抵抗３８の各抵抗値が設定される。

次に動作について説明するが、放電灯点灯装置の基本動作は実施の形態３と同様である。ここでは電圧検出回路３２の動作について説明する。

いま、商用交流電源１が投入され、フィラメント予熱モード、始動モードを経て点灯モードによりランプ点灯中とする。
ここで例えば商用電源電圧の位相がピーク付近とすると、商用電源電圧が高い状態であるので昇圧チョッパ回路３の昇圧リアクタ３ａの２次巻線より十分な電流が供給され、制御電源の電圧は正常値を維持している。
このとき制御電源の電圧（平滑コンデンサ１７の電圧）は、分圧抵抗３８を介してコンパレータ３５の非反転入力端子に入力され、反転入力端子に接続された基準電圧用ツェナダイオード３４の電圧（以下「基準電圧」ともいう。）と比較される。

制御電源の電圧が正常値である場合、基準電圧より高い電圧となるように設定することにより、コンパレータ３５の出力はＨＩＧＨ信号を出力する。
するとトランジスタ２７がオンし、トランジスタ２９がオンする。
するとＭＯＳＦＥＴ２２ａのゲート−ソース間がトランジスタ２９により短絡されるため、ＭＯＳＦＥＴ２２ａはオフ状態となる。
これにより制御電源が所定の電圧値より高い場合、第２の制御電源回路からの電流は遮断され、第１の制御電源回路からのみ平滑コンデンサ１７に充電電流が供給される。

次に商用電源電圧がピーク付近から低下してゼロクロス付近に近づくと、コンパレータ３５の基準電圧より平滑コンデンサ１７の検出電圧の方が低くなるため、コンパレータはＬＯＷ信号を出力する。
するとトランジスタ２７がオフするため、トランジスタ２９もオフする。
するとツェナダイオード３０によりＭＯＳＦＥＴ２２ａのゲート−ソース間に電圧が印加されるためＭＯＳＦＥＴ２２ａがオンする。
このため制御電源が所定の電圧値以下となると、第１の制御電源回路及び第２の制御電源回路の両方から平滑コンデンサ１７に充電電流が供給される。

また、放電灯点灯装置に調光機能が備わっている場合、調光により放電灯に流れる電流を絞る場合、インバータ制御回路１０によりインバータ回路５の駆動周波数を増加させる。駆動周波数が高くなるとインバータ制御回路１０の消費電力も増加する。
この消費電力増加に伴う制御電源の電圧（平滑コンデンサ１７の電圧）の低下においても、同様にコンパレータ３５が平滑コンデンサ１７の電圧低下を検出し、同様にＭＯＳＦＥＴ２２ａをオンして、第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７に充電電流を供給する。

また、昇圧チョッパ回路３は、商用電源電圧の入力電圧範囲を広くとることが可能であるが、商用電源電圧の入力電圧が低い場合（例えば実効値１００Ｖ）に対して、商用電源電圧の入力電圧が高い場合（例えば実効値２００Ｖ）の方が昇圧チョッパ回路３の動作周波数が高くなるため、昇圧チョッパ制御回路１１の消費電力が増加する。
この消費電力増加に伴う制御電源の電圧（平滑コンデンサ１７の電圧）の低下においても、同様にコンパレータ３５が平滑コンデンサ１７の電圧低下を検出し、同様にＭＯＳＦＥＴ２２ａをオンして、第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７に充電電流を供給する。

以上のように制御電源の電圧が低下する動作条件でＭＯＳＦＥＴ２２ａをオンして、第２の制御電源回路より平滑コンデンサ１７への充電電流を供給するので、制御電源の電圧低下を抑制できる。
また、制御電源の電圧が低下しない電力消費量が小さい期間では、ＭＯＳＦＥＴ２２ａをオフして第２の制御電源回路からの電流を遮断する。したがってインバータ回路５のスイッチング損失、ツェナダイオード１６の損失を抑制でき、消費電力を小さくすることができ、また回路ストレスも小さくすることができる。

したがって、本実施の形態４に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ制御回路１１及びインバータ制御回路１０に安定した制御電源を供給することができる。また、第２の制御電源回路の消費電力を必要最小限に抑制することができ、エネルギー消費量の削減の効果がある。

尚、上記実施の形態１〜４では、昇圧チョッパ回路の場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、降圧チョッパ、昇降圧チョッパ等の任意の回路を適用することができる。

尚、上記実施の形態１〜４では、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置について説明したが、本発明はこれに限らず、電源装置として、インバータ回路５に任意の負荷回路を接続するようにしても良い。

尚、上記実施の形態１〜４では、インバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１に制御電源を供給する場合を説明したが、本発明はこれに限らず、インバータ制御回路１０及び昇圧チョッパ制御回路１１の何れか一方のみに制御電源を供給するようにしても良い。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５に係る照明装置の側断面図である。
図６に示すように、本実施の形態１における照明装置は、実施の形態１〜４の何れかで説明した放電灯点灯装置４１と、この放電灯点灯装置４１を内部に収容する照明装置本体３９と、放電灯点灯装置４１により点灯される放電灯４０とを備える。放電灯４０は、照明装置本体３９の外部のランプソケット４２に装着され、配線４３により放電灯点灯装置４１に接続される。

本実施の形態５に係る照明装置によれば、実施の形態１〜４の何れかで説明した放電灯点灯装置４１により放電灯４０を点灯させるので、昇圧チョッパ制御回路１１及びインバータ制御回路１０に安定した制御電源を供給することができる。また、第２の制御電源回路の消費電力を必要最小限に抑制することができ、エネルギー消費量の削減の効果がある。

本発明の実施の形態１に係る放電灯点灯装置の構成図である。 スイッチ素子２２の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る放電灯点灯装置の回路図である。 本発明の実施の形態３に係る放電灯点灯装置の構成図である。 本発明の実施の形態４に係る放電灯点灯装置の回路図である。 本発明の実施の形態５に係る照明装置の側断面図である。

符号の説明

１ 商用交流電源、２ 整流回路、３ 昇圧チョッパ回路、３ａ 昇圧リアクタ、３ｂ スイッチング素子、３ｃ ダイオード、４ 平滑コンデンサ、５ インバータ回路、５ａ スイッチング素子、５ｂ スイッチング素子、６ バラストコイル、７ 直流カットコンデンサ、８ 放電灯、９ 共振コンデンサ、１０ インバータ制御回路、１１ 昇圧チョッパ制御回路、１２ 抵抗、１３ コンデンサ、１４ ダイオード、１５ ダイオード、１６ ツェナダイオード、１７ 平滑コンデンサ、１８ コンデンサ、１９ 抵抗、２０ ダイオード、２１ ダイオード、２２ スイッチ素子、２２ａ ＭＯＳＦＥＴ、２３ ゼロクロス検出回路、２４ 起動抵抗、２５ 分圧抵抗、２６ ツェナダイオード、２７ トランジスタ、２８ 抵抗、２９ トランジスタ、３０ ツェナダイオード、３１ 抵抗、３２ 電圧検出回路、３３ 抵抗、３４ 基準電圧用ツェナダイオード、３５ コンパレータ、３６ プルアップ抵抗、３７ 抵抗、３８ 分圧抵抗、３９ 照明装置本体、４０ 放電灯、４１ 放電灯点灯装置、４２ ランプソケット、４３ 配線。

Claims (5)

1. 少なくともインダクタ素子を有し、商用電源電圧を所望の直流電圧に変換する直流電源回路と、
   前記直流電源回路の出力を交流に変換し、交流電力を放電灯に供給するインバータと、
   前記直流電源回路及び前記インバータの少なくとも一方を駆動制御する制御回路と、
   前記直流電源回路のインダクタ素子の２次巻線から前記制御回路に制御電源を供給する第１の制御電源回路と、
   少なくともスイッチ素子を有し、該スイッチ素子を介して、前記インバータの出力から前記制御回路に制御電源を供給する第２の制御電源回路と、
   前記第２の制御電源回路のスイッチ素子をオン・オフするスイッチ素子制御回路と
   を備え、
   前記制御回路は、
   調光制御信号が入力され、該調光制御信号に基づく全光時の光束に対する光束の割合が小さくなる程前記インバータの駆動周波数を上昇させ、
   前記スイッチ素子制御回路は、
   前記調光制御信号が入力され、該調光制御信号に基づく全光時の光束に対する光束の割合が所定以下のとき、前記第２の制御電源回路のスイッチ素子をオンにして、前記インバータの出力から前記制御回路に制御電源を供給することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記商用電源電圧が所定電圧値以下となる期間を検出するゼロクロス検出回路を備え、
   前記スイッチ素子制御回路は、
   前記商用電源電圧が所定電圧値以下となる期間の間、前記第２の制御電源回路のスイッチ素子をオンにして、前記インバータの出力から前記制御回路に制御電源を供給することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記商用電源電圧の実効値を検出する商用電源検出回路を備え、
   前記スイッチ素子制御回路は、
   前記商用電源電圧の実効値が所定値以上のとき、前記第２の制御電源回路のスイッチ素子をオンにして、前記インバータの出力から前記制御回路に制御電源を供給することを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記直流電源回路は、
   前記商用電源電圧を整流する整流回路と、
   前記インダクタ素子とスイッチング素子と逆流防止素子とを有し、前記整流回路の出力を昇圧、降圧又は昇降圧するチョッパ回路と、
   前記チョッパ回路の出力を平滑する平滑コンデンサと
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の放電灯点灯装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の放電灯点灯装置と、
   この放電灯点灯装置を収容する照明器具本体と、
   前記放電灯点灯装置により点灯される放電灯と
   を備えたことを特徴とする照明装置。

Images