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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannung erzeugenden
Transformator für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung,
der hauptsächlich für eine Entladungslampe geeignet
ist, die mit einem hohen Strom betrieben wird, wie z. B. eine Hochintensitätsentladungslampe,
die kein Quecksilber verwendet.
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STAND DER TECHNIK
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Die
Beleuchtung einer Hochintensitätsentladungslampe (HID-Glühbirne),
die für einen Fahrzeugscheinwerfer verwendet wird, benötigt
eine Hochspannung erzeugende Vorrichtung, die im Allgemeinen als „Ein
Zünder (IGN)" bezeichnet wird, und der Zünder
der eine Hochspannung erzeugt, verwendet einen Hochspannung erzeugenden
Transformator. Für herkömmliche Hochspannung erzeugende
Transformatoren für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
werden die folgenden herkömmlichen Beispiele aufgelistet.
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Als
herkömmliches Beispiel 1 dient ein Hochspannung erzeugender
Transformator, der durch Aufwickeln eines Primärwindungsteils
auf einem Sekundärwindungsteil, der aus rechteckigen elektrischen
Drähten gebildet ist, die hochkant um einen Schienenkern
gewickelt sind, hergestellt ist, und ein Merkmal des Beispiels ist,
dass der Sekundärwicklungsteil, der aus dem hochkant gewundenen
rechteckigen elektrischen Draht gebildet ist, direkt auf einem Kern
aus einem Ni-Zn-System Ferrit mit einem hohen Widerstand bestückt
ist, wodurch die äußere Form des Windungsteils
klein sein kann und die axiale Länge davon verkürzt
werden kann.
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Ferner
zeigt die Ausführungsform davon, dass eine Vielzahl von
Verfahren des Wickelns eines Primärwindungsteils angewendet
werden kann, und zeigt auch ein Beispiel, das ein Querwinden des rechteckigen
elektrischen Drahts durch Verwenden von isoliertem runden Kupferdraht
und einer Primärwindungsspule einsetzt, oder ein Beispiel
zur Verwendung einer dünnen leitenden Folie, die mit einem Film
isoliert ist; in jeder dieser Ideen ist der Primärwindungsteil
jedoch in Richtung der Seite der niedrigen Spannung des Sekundärwindungsteils
vorgespannt angeordnet (siehe z. B. Patentdokument 1).
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In
einem herkömmlichen Beispiel 2 wird ein Hochspannung erzeugender
Transformator mit einer ähnlichen Struktur wie der des
oben beschriebenen herkömmlichen Beispiels 1 (Patentdokument
1) gezeigt und das herkömmliche Beispiel 2 behandelt seinen
Kern als einen Leiter im Gegensatz zu dem herkömmlichen
Beispiel 1, das den Kern als einen Isolator behandelt. Aus diesem
Grund benötigt das herkömmliche Beispiel 2 das
Vorhandensein einer Isolation zwischen dem Kern und dem Sekundärwindungsteil,
und damit die Sekundärwindungsspule dazu gebracht wird,
eine isolierende Eigenschaft aufzuweisen, ist die Spule auf der
Hochspannung erzeugenden Seite des Sekundärwindungsteils
verdickt. Sowohl das herkömmliche Beispiel 1 als auch das herkömmliche
Beispiel 2, weisen jedoch dieselbe Anordnung in dem fundamentalen
Abschnitt des Primärwindungsteils und des Sekundärwindungsteils auf
(siehe z. B. Patentdokument 2).
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Ein
herkömmliches Beispiel 3 ist ein Hochspannung erzeugender
Transformator, wo ein aus einem runden Draht gebildeter Sekundärwindungsteil auf
eine Spule gewickelt ist, die in einige Abschnitte unterteilt ist,
und ein Primärwindungsteil um den äußeren
Rand des Sekundärwindungsteils gewickelt ist, und ein Merkmal
des herkömmlichen Beispiels 3 ist, dass eine Struktur verwendet
wird, wo ein Kern mit einem Loch in der Mitte eingesetzt wird und
ein Hochspannungsausgangsanschluss den Kern durchdringt.
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Das
herkömmliche Beispiel 3 zeigt in seiner Ausführungsform,
wie bei dem herkömmlichen Beispiel 1, dass verschiedene
Verfahren des Windens des Primärwindungsteils verwendet
werden können, und zeigt auch ein Beispiel, wo ein Querwinden
eines rechteckigen elektrischen Drahts durch Verwenden eines isolierten
runden Drahts und einer Primärwindungsspule angenommen
wird; das Beispiel sagt jedoch, dass eine optimale Anordnung des
Primärwindungsteils den Windungsteil in den zentralen Abschnitt
konzentriert und auch ein kaum gewundener Windungsteil, der eine
Spule verwendet, eine exzellente Charakteristik abgeben kann, solange
der Windungsteil axial gleichmäßig verteilt ist
(siehe z. B. Patentdokument 3).
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Als
ein herkömmliches Beispiel 4 dient ein Hochspannung erzeugender
Transformator, der für eine Hochintensitätsentladungslampe
gedacht ist, die kein Quecksilber verwendet, wie später
beschrieben wird, und der Transformator ist durch Wickeln eines
Primärwindungsteils über einen Sekundärwindungsteil,
der aus einem rechteckigen elektrischen Draht, der auf einen Schienenkern
gewunden ist, hergestellt, so wie in dem herkömmlichen
Beispiel 1. Das Aufleuchten einer Hochintensitätsentladungslampe,
die kein Quecksilber verwendet, erfordert einen hohen Strom und
ein Merkmal des herkömmlichen Beispiels 4 ist, dass, um
den Sekundärwindungsteil in seiner axialen Länge
zu verringern, wobei seine Stärke vergrößert
wird, weil seine Querschnittsfläche für das Fließen
des hohen Stroms vergrößert wurde, der Sekundärwindungsteil
aufgeteilt ist, wobei der Sekundärwindungsteil der Seite
der niedrigen Spannung auf die Außenseite des Sekundärwindungsteils
der Seite der hohen Spannung gewunden ist, und wobei der Primärwindungsteil
ferner auf der Außenseite des Teils der Seite der niedrigen Spannung
vorhanden ist.
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Darüber
hinaus zeigt die Ausführungsform davon ebenfalls eine Idee,
wo die Wand der Spule als eine Unterteilungswand zum Erhalten einer
Spannungsfestigkeit in einer schrittweisen Form oder einer Keilform
im Querschnitt entsprechend der angelegten Spannung gebildet ist
(siehe z. B. Patentdokument 4).
- Patentdokument 1: JP-A-2002-093635
- Patentdokument 2: JP-A-2005-322515
- Patentdokument 3: JP-A-2001-257087
- Patentdokument 4: JP-A-2004-111451
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Herkömmliche
Hochspannung erzeugende Transformatoren, die für Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtungen
verwendet werden, werden wie oben beschrieben angeordnet und werden
durch die Verwendung von einigen Verfahren aktualisiert und kommerzialisiert.
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Unter
diesen Transformatoren sind sowohl die Hochspannung erzeugenden,
die in dem herkömmlichen Beispiel 1 gezeigt sind (Patentdokument 1),
als auch die, die in dem herkömmlichen Beispiel 3 (Patentdokument
3) gezeigt sind, für Hochintensitätsentladungslampen
(HID-Glühbirnen), die Quecksilber verwenden (hiernach bezeichnet
als „herkömmliche Glühbirnen") geeignet,
und diese Technologien, die Transformatoren betreffen, sind für
Hochspannung erzeugende Transformatoren, die für Zünder verwendet
werden, ausreichend komplettiert.
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Danach
jedoch wurden Hochintensitäts-Entladungslampen, die kein
Quecksilber verwenden (hiernach als „Hg-freie Glühbirnen"
bezeichnet) begonnen, praktisch verwendet zu werden, unter Berücksichtigung,
dass Quecksilber ein umweltschädliches Material ist. Da
eine Hg-freie Glühbirne mit einem Glühbirnenstrom
betrieben wird, der in etwa zweimal größer ist
als eine herkömmliche Glühbirne, kann die Technologie
für herkömmliche Glühbirnen selbst nicht
ausreichend zum Gestalten eines neuen Zünders für
eine Hg-freie Glühbirne wie folgt funktionieren. Daher
sollte der Zünder in seiner Leistung weiter verbessert
werden.
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Obwohl
z. B. die Nennleistungen einer herkömmlichen Glühbirne
und einer Hg-freien Glühbirne für einen Fahrzeugscheinwerfer
beide 35 W betragen; ist der Nennwert einer Hg-freien Glühbirne
0,8 A; der Nennstrom einer herkömmlichen Glühbirne
ist 0,4 A; die Nennspannung einer Hg-freien Glühbirne ist
42 V und die Nennspannung einer herkömmlichen Glühbirne
ist 85 V.
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Daher
ist es in dem Windungsteil eines Hochspannung erzeugenden Transformators,
der für einen Zünder einer Hg-freien Glühbirne
verwendet wird, nötig, den elektrischen Widerstand des
Windungsteils um einen Faktor von vier zu reduzieren, um den etwa
verdoppelten Strom zu bewältigen und die Wärmeerzeugung,
die aus dem Verlust hervorgeht, der Wärmeerzeugung in der
herkömmlichen Glühbirne anzugleichen. Aus diesem
Grund vergrößert sich der Windungsteil unter der
Annahme, dass der Durchmesser des elektrischen Drahts, der für den
Windungsteil verwendet wird, einfach in seinem Volumen verdoppelt
wird (viermal so große Querschnittsfläche), wodurch
sich auch der Abschnitt, der den Windungsteil aufnimmt, der auf
dem Spulenkörper vorhanden ist, ebenfalls vergrößert,
und der Zünder vergrößert sich und kann
nicht in dem Gehäuseraum des Scheinwerfers untergebracht
werden, was ein Größenproblem hervorrufen kann.
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Alle
Fahrzeuge haben nicht immer Raum für die Erweiterung, um
dem Größenproblem gewachsen zu sein, selbst wenn
die Formen der Teile, die den Zünder umgeben, geändert
werden können und der vergrößerte Zünder
dadurch an den Scheinwerfer angebracht werden kann, und es gibt
die Möglichkeit, dass der Zünder in einem anderen
Fahrzeug nicht verwendet werden kann. Dies führt dazu,
dass der Zünder seine Kompatibilität für
verschiedene Fahrzeuge verliert und führt dazu, dass der
Zünder seine Marktfähigkeit als Komponente für
Fahrzeuge verschlechtert.
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Ferner
stellt ein Windungsteil, der starke elektrische Drähte
verwendet, einen großen Abstand zwischen benachbarten Windungsteilen
her und bringt seinen eine Verbindung herstellenden magnetischen
Fluss dazu, zu streuen, wodurch seine magnetische Kopplung geschwächt
wird. Dies verschlechtert seine elektrische Leistung und bewirkt
ein Charakteristik-Problem.
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Wie
oben beschrieben, benötigt ein Hochspannung erzeugender
Transformator, der für eine Hg-freie Glühbirne
gedacht ist, eine Starkstromspezifikation, verglichen mit der eines
Transformators, der für eine herkömmliche Glühbirne
gedacht ist. Versuche, jedes der oben genannten herkömmlichen
Beispiele dazu zu bringen, die Starkstromspezifikationen zu erfüllen,
werden nachfolgend erklärt.
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In
dem herkömmlichen Beispiel 1 (Patentdokument 1) muss der
rechteckige elektrische Draht, der den Sekundärwindungsteil
bildet, z. B. um den oben beschriebenen Starkstrom zu erreichen,
in der Breite oder Stärke vergrößert
werden; in der Struktur, die den Sekundärwindungsteil verwendet,
wo der rechteckige elektrische Draht hochkant wie oben beschrieben
gewunden ist, gibt es jedoch eine Begrenzung des Verhältnisses
der Breite zu der Stärke von rechteckigem elektrischem
Draht, der dazu geeignet ist, hochkant gewunden zu werden. Es ist
unmöglich, den Draht nur in der Breite zu vergrößern,
während der Draht in der Stärke beibehalten wird,
die für eine herkömmliche Glühbirne benötigt
wird, und zum gleichen Zeitpunkt den Transformator in der dafür
benötigten Gesamtlänge zu behalten. Es ist nötig,
den Draht in der Breite zu vergrößern und gleichzeitig
den Draht auch in der Stärke zu vergrößern.
Wenn ein Hochspannung erzeugender Transformator abhängig
von dem Typ des herkömmlichen Beispiels 1 unter Verwendung
von rechteckigem elektrischem Draht mit vergrößerter
Querschnittsfläche, weil er in der Stärke und
Breite vergrößert wurde, um den Transformator
mit einem starken Strom zu versorgen, hergestellt wird, vergrößert
der Sekundärwindungsteil, der in der Stärke und
Breite vergrößert ist, den Hochspannung erzeugenden
Transformator in der Durchmesserrichtung und der axialen Richtung (in
der Längsrichtung des Kerns), und der Transformator vergrößert
die Größe des Zünders. Es gibt ein Problem,
dass ein Zünder mit derselben Größe wie der
eines Zünders, der für eine herkömmliche
Glühbirne gedacht ist, nicht hergestellt werden kann.
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In
dem Fall des herkömmlichen Beispiels 2 (Patentdokument
2) ist der rechteckige elektrische Draht, der den Sekundärwindungsteil
bildet, in seiner Stärke vergrößert,
um einen hohen Strom zu leiten, was den Abstand von dem Primärwindungsteil
zu dem Sekundärwindungsteil (besonders dem Sekundärwindungsteil,
der auf der gegenüberliegenden Seite von dem Primärwindungsteil
angeordnet ist) vergrößert (der Kern ist auch
verlängert). Aus diesem Grund wird es für den
magnetischen Fluss, der durch den Primärwindungsteil erzeugt
wurde, leicht, auf halbem Wege des länglichen Sekundärwindungsteils zu
streuen. Wenn der durch den Primärwindungsteil erzeugte,
magnetische Fluss von einem Teilweg des Sekundärwindungsteils
streut, erreicht der durch den Primärwindungsteil erzeugte
magnetische Fluss nicht den Teil des Sekundärwindungsteils,
der entfernt von dem Primärwindungsteil angeordnet ist.
Der Anteil des Sekundärwindungsteils, den der magnetische
Fluss nicht erreicht, funktioniert nicht als Teil des Transformators.
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Daher
gibt es ein Problem, dass der Spannungsimpuls des Zünders,
der an der Seite des Sekundärwindungsteils erzeugt wird,
niedrig wird und der Hochspannung erzeugende Transformator nicht genügend
Leistung zur Verfügung stellen kann.
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In
dem herkömmlichen Beispiel 3 (Patentdokument 3) ist auch
die Drahtform des Sekundärwindungsteils in der Struktur
wie der dieses herkömmlichen Beispiels, wo der Primärwindungsteil
um den äußeren Rand des Sekundärwindungsteils
gewickelt ist, der aus einem runden Draht gebildet ist, der in einige
Abschnitte geteilt ist, dazu gezwungen, vergrößert
zu werden, um einen starken Strom, der an eine Hg-freie Glühbirne
angelegt wird, zu ermöglichen.
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Folglich
tritt auch in dem Hochspannung erzeugenden Transformator, der auf
dem herkömmlichen Beispiel 3 basiert, ein Problem auf,
wenn ein elektrischer Draht mit einer großen Form im Querschnitt
zum Leiten eines starken Stroms verwendet wird, dass der Zünder
in seiner Größe ansteigt, wie es im Fall des herkömmlichen
Beispiels 1 ist, und darüber hinaus tritt ein später
beschriebenes Leistungsproblem auf.
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Genauer
gesagt dehnt sich der Sekundärwindungsteil, der den Hochspannung
erzeugenden Transformator bildet, in der Richtung des Spulendurchmessers
aus (in der Durchmesserrichtung) und ist axial verlängert,
was den Abstand von dem Primärwindungsteil zu dem Sekundärwindungsteil
in der Durchmesserrichtung (zu der Schicht des Sekundärwindungsteils,
der in dem Mittelabschnitt angeordnet ist) und den axialen Abstand
vergrößert. Das Vergrößern des
Abstands zwischen dem Primärwindungsteil und dem Sekundärwindungsteil
führt dazu, dass der magnetische Fluss, der durch den Primärwindungsteil
erzeugt ist, leicht auf halber Strecke des radial ausgedehnten Windungsteils
oder auf halber Strecke des axial verlängerten Windungsteils streuen kann.
Wenn der magnetische Fluss, der durch den Primärwindungsteil
erzeugt wird, auf halbem Wege streut, tritt ein Problem auf, dass
eine ausreichende Ausgabe nicht erreicht wird, wie es beim herkömmlichen
Beispiel 2 der Fall ist.
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In
dem herkömmlichen Beispiel 4 (Patentdokument 4) ist das
Beispiel dazu gedacht, für eine Hg-freie Glühbirne,
wie vorstehend beschrieben, geeignet zu sein und ist mit der Absicht
veröffentlicht, die Leistung eines Zünders durch
Lösen des oben genannten Problems, das beim Versorgen einer Hg-freien
Glühbirne auftritt, genauer gesagt, des Problems der Größe
des Zünders, der in einem begrenzten Raum zur Anwendung
in einem Fahrzeug untergebracht ist, oder des Problems der Verringerung
der elektrischen Leistung (Charakteristik) eines Hochspannung erzeugenden
Transformators, zu verbessern.
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Wenn
der Sekundärwindungsteil jedoch zwischen der Seite der
niedrigen Spannung und der Seite der hohen Spannung geteilt ist,
und die geteilten Abschnitte des Windungsteils in überlagernder
Beziehung angeordnet sind, wird ein Spulenkörper zum Isolieren
zum Erhalten der Spannungsfestigkeit zwischen dem Bereich der hohen
Spannung und dem Bereich der niedrigen Spannung verwendet, und ferner
wird der Primärwindungsteil in Richtung einer Seite des
Sekundärwindungsteils vorgespannt angeordnet. Aus diesem
Grund ist es unausweichlich, dass der Abstand von dem Primärwindungsteil
zu dem Sekundärwindungsteil vergrößert
wird, wodurch das strukturelle Problem, dass der magnetische Fluss,
der durch den Primärwindungsteil erzeugt wird, leicht auf
halbem Weg des Sekundärwindungsteils streuen kann, und
es existiert die Möglichkeit (das Problem), dass der erhaltene
Transformator nicht genügend Leistung als Hochspannung
erzeugender Transformator liefern kann.
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Die
obigen Erklärungen werden für die Fälle gegeben,
wo versucht wird, die herkömmlichen Beispiele 1 bis 4 dazu
zu bringen, Starkstromerfordernisse zu erfüllen.
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Um
den magnetischen Fluss daran zu hindern, durch die Freiräume
zwischen Linien des Primärwindungsteils zu streuen und
den magnetischen Fluss durch Halten beider Windungsteile in einem
engen Kontakt miteinander auch daran zu hindern, durch den Freiraum
zwischen dem Sekundärwindungsteil und dem Primärwindungsteil
zu streuen, kann über die Streuung des erzeugten magnetischen Flusses,
die in dem oben genannten Problem, das auftritt, wenn eine Hg-freie
Glühbirne möglich ist, beschrieben wurde, gesagt
werden, dass die Struktur eines Hochspannung erzeugenden Transformators mit
einer dreilagigen Struktur, wo der Sekundärwindungsteil
zwischen zwei Spulenkörpern in der Richtung des Spulendurchmessers
(in der Durchmesserrichtung) geteilt ist und der Primärwindungsteil
zwischen dem in zwei Abschnitte aufgeteilten Sekundärwindungsteil
eingesetzt ist, am besten geeignet ist. Ferner verringert die dreilagige
Struktur eine axiale Länge davon.
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In
dem Hochspannung erzeugenden Transformator mit der oben genannten
dreilagigen Struktur, wo die axiale Länge verringert werden
kann, treten jedoch Probleme auf, dass der Radius der Windung des
Sekundärwirdungsteils ansteigt, weil sich der Durchmesser
des Windungsteils vergrößert und die Länge
des Sekundärwindungsteils, die für eine Windung
benötigt wird, ansteigt, wodurch der Widerstand des Sekundärwindungsteils
ansteigt, wodurch keine Verbesserung der Charakteristik erzeugt
wird und ferner der Zünder vergrößert
wird.
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Wie
vorstehend genannt ist, können die Probleme des Ansteigens
der Größe eines Zünders und der Verschlechterung
der Charakteristika des Zünders nicht gelöst werden,
wenn die Strukturen, die auf den herkömmlichen Beispielen
basieren, zum Herstellen des Hochspannung erzeugenden Transformators
angewendet werden, der für neu kommerzialisierte Hg-freie
Glühbirnen verwendet wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben genannten Probleme
zu lösen und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
einen Hochspannung erzeugenden Transformator für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
zu schaffen, der einen Zünder in seiner Größe
nicht übermäßig vergrößert,
das Streuen des magnetischen Flusses, der von einem Primärwindungsteil
erzeugt wird, verringert, damit der magnetische Fluss eine Verbindung
mit einem Sekundärwindungsteil herstellt, und Charakteristika
aufweist, die das Leuchten einer Hg-freien Glühbirne ermöglichen.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der
Hochspannung erzeugende Transformator für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung enthält
einen stabförmigen Kern; einen Sekundärwindungsspulenkörper,
der in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt ist und wobei der
Kern in einem zentralen Abschnitt davon untergebracht ist; einen
Sekundärwindungsteil, der auf den Sekundärwindungsspulenkörper
gewickelt ist, der zwischen der Mehrzahl von Abschnitten des Spulenkörpers
aufgeteilt ist; einen Primärwindungsspulenkörper,
der um den äußeren Rand des Sekundärwindungsteils
angeordnet ist; und einen Primärwindungsteil, der auf den
Primärwindungsspulenkörper gewickelt ist; wobei
der Primärwindungsspulenkörper in seiner Stärke
bei jedem Abschnitt oder jeder Mehrzahl von Abschnitten des Sekundärwindungsteils
verändert wird, sodass der Spulenkörper eine verstärkte
Stärke auf der Seite aufweist, wo die Potenzialdifferenz
zwischen dem Primärwindungsteil und dem Sekundärwindungsteil hoch
ist, und der Spulenkörper eine verringerte Stärke
auf der Seite aufweist, wo die Potenzialdifferenz niedrig ist.
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Wie
oben beschrieben ist, ist die Isolation zwischen dem Primärwindungsteil
und dem Sekundärwindungsteil gesichert, während
die Streuung des magnetischen Flusses, der durch den Primärwindungsteil
erzeugt wird, reduziert ist und der erzeugte magnetische Fluss dazu
gebracht wird, eine Verbindung mit dem Sekundärwindungsteil
herzustellen, wodurch der Hochspannung erzeugende Transformator
für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung in die
Lage versetzt wird, seine Charakteristika zu verbessern und der
Transformator in die Lage versetzt wird, für ein Leuchten
einer Hg-freien Glühbirne geeignet zu sein, weil er so
angeordnet ist, dass der Primärwindungsspulenkörper
in seiner Stärke in jedem Abschnitt oder jeder Mehrzahl
von Abschnitten des Sekundärwindungsteils so verändert
wird, dass der Primärwindungsspulenkörper eine
verstärkte Stärke auf der Seite aufweist, wo die
Potenzialdifferenz zwischen dem Sekundärwindungsteil, der
um den Sekundärwindungsspulenkörper gewunden ist, wobei
der Kern in seinem zentralen Abschnitt angeordnet ist, der zwischen
der Mehrzahl von Abschnitten des Spulenkörpers aufgeteilt
ist, und dem Primärwindungsteil, der auf dem Primärwindungsspulenkörper
gewunden ist, der um die äußere Randseite des Sekundärwindungsteils
angeordnet ist, hoch ist und der Primärwindungsspulenkörper
eine verringerte Stärke auf der Seite aufweist, wo die
Potenzialdifferenz niedrig ist.
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KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
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1 ist
eine strukturell erklärende Ansicht, die eine Struktur
eines Hochspannung erzeugenden Transformators für eine
Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
zum Erklären der Funktionen des Hochspannung erzeugenden
Transformators für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
gemäß der ersten Ausführungsform der
Erfindung.
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3 ist
eine erklärende Ansicht eines Modells von magnetischem
Fluss des Hochspannung erzeugenden Transformators für eine
Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung.
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4 ist
eine strukturell erklärende Ansicht eines Primärwindungsspulenkörpers,
der für den Hochspannung erzeugenden Transformator für
eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
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5 ist
eine strukturell erklärende Ansicht eines Beispiels eines
Primärwindungsspulenkörpers, der für
einen Hochspannung erzeugenden Transformator für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
Erfindung verwendet wird.
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BESTE FORM ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung detaillierter
zu erklären.
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Erste Ausführungsform
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1 ist
eine strukturell erklärende Ansicht, die eine Struktur
eines Hochspannung erzeugenden Transformators für eine
Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
und zeigt den Querschnitt des Hochspannung erzeugenden Transformators
für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung.
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein Hochspannung erzeugender Transformator
für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung 1 (nachfolgend
als „Hochspannung erzeugender Transformator" bezeichnet)
so angeordnet, dass ein Sekundärwindungsspulenkörper,
der in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist und einen Kern 11 eines stabförmigen
magnetischen Materials, das in seinem Zentrum angeordnet ist, aufweist,
darum einen Sekundärwindungsteil 13 gewickelt
hat, der zwischen dessen Abschnitten aufgeteilt ist; ein Primärwindungsspulenkörper 14,
der auf der Randseite des Sekundärwindungsteils 13 angeordnet
ist, weist einen darauf gewundenen Primärwindungsteil 15 auf; und
die in dem Sekundärwindungsteil 13 erzeugte Hochspannung
wird durch einen Ausgangsanschluss 16 ausgegeben; und der
Transformator selbst ist in einem Gehäusekasten 17 untergebracht.
Es sollte bemerkt werden, dass der Sekundärwindungsspulenkörper 12,
wie er in 1 gezeigt ist, ein in vier Abschnitte
unterteiltes Beispiel ist.
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Vor
dem detaillierten Erklären der Struktur des Hochspannung
erzeugenden Transformators 1, der in 1 gezeigt
ist, werden die Funktionen des Transformators mit der in 1 gezeigten
Struktur unter Bezug auf 2 beschrieben werden.
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2 ist
ein Schaltungsdiagramm einer Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
zum Erklären der Funktionen des Hochspannung erzeugenden
Transformators 1.
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In 2 wird
die Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung aus dem Hochspannung
erzeugenden Transformator 1, einer Leistungseinheit 21,
einem Widerstand (R) 22, einem Kondensator (C) 23, einem
Unterbrechungsschalter (SW) 24, und einer Hochintensitätsentladungslampe 25 (HID-Glühbirne) zusammengestellt.
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In
der oben genannten Anordnung enthält die Leistungseinheit 21 einen
verstärkenden Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler)
usw. und erzeugt eine vorbestimmte Spannung Ea und Spannung Eb auf
der Grundlage einer Gleichstromleistungsquelle, wie z. B. einer
Batterie. Erzeugte Spannung Ea wird an den Kondensator 23 durch
den Widerstand 22 angelegt, um den Kondensator 23 zu laden.
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Wenn
die Spannung über den Kondensator 23 durch das
Laden eine vorbestimmte Hochspannung erreicht, wird der Unterbrechungsschalter 24, an
den die Spannung über den Kondensator 23 angelegt
ist, einem einzuschaltenden dielektrischen Durchschlag unterworfen,
und dadurch wird die Entladungsspannung des Kondensators 23 an
den Primärwindungsteil des Hochspannung erzeugenden Transformators 1 angelegt.
Die angelegte Spannung erzeugt einen Hochspannungspuls in dem Sekundärwindungsteil
des Hochspannung erzeugenden Transformators 1 und der Hochspannungspuls
wird an die HID-Glühbirne 25 angelegt. In der
HID-Glühbirne 25 bewirkt das Anlegen des Hochspannungspulses
einen Durchschlag zwischen ihren Elektroden, damit die Entladungsaktivität
begonnen wird. Nachdem die Entladung aktiviert ist, geht die HID-Glühbirne 25 in
einen Zustand normalen Leuchtens durch das Anlegen der Spannung
Eb von der Leistungseinheit 21 über.
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Wie
oben beschrieben, weist der Hochspannung erzeugende Transformator 1 die
Funktionen auf, den Sekundärwindungsteil dazu zu bringen,
den auf der an den Primärwindungsteil angelegten Spannung
basierenden Hochspannungspuls zu erzeugen und die HID-Glühbirne 25 zu
aktivieren.
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Es
ist zu bemerken, dass in einem tatsächlichen Hochspannung
erzeugenden Transformator 1 kapazitive Komponenten (Cs) 26 als
Last bestehen, die aus Streukapazität und Parasitärkapazität
bestehen, und es besteht ein zweiter Strom, der die kapazitiven
Komponenten (Cs) 26 lädt, wenn der Hochspannungspuls
erzeugt wird. Und ein Effekt, der den durch den Primärwindungsteil
erzeugten magnetischen Fluss auslöscht, entsteht durch
den zweiten Strom, der durch den Sekundärwindungsteil fließt, was
es dem magnetischen Fluss nicht ermöglicht, den gesamten
Sekundärwindungsteil zu erreichen und ein teilweises Streuen
bewirkt.
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Daher
wird eine hoch effiziente Charakteristik des Minimierens des Streuens
des erzeugten magnetischen Flusses von dem Hochspannung erzeugenden
Transformator 1 gefordert und es werden Maßnahmen
benötigt, die auf das Verhindern der Vergrößerung
eines Zünders gerichtet sind.
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Ein
Modell von magnetischem Fluss des Hochspannung erzeugenden Transformators 1 wird als
nächstes unter Bezugnahme auf 3 beschrieben
werden.
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3 ist
ein erklärendes Diagramm eines Modells von magnetischem
Fluss des Hochspannung erzeugenden Transformators 1. Es
ist zu bemerken, dass die strukturellen Formen, die in 3 gezeigt
sind, nicht immer den in 1 gezeigten entsprechen, um
das Modell des magnetischen Flusses leichter darstellen zu können.
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Mit
Bezug auf 3 verwendet der Hochspannung
erzeugende Transformator, der in einer Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
eingesetzt wird, die einen Hochspannungspuls benötigt, häufig
einen Transformator, wie den in 3 gezeigten,
in einer größenreduktionsorientierten oder priorisierten
Weise, der durch Wickeln eines Primärwindungsteils 31 und
eines Sekundärwindungsteils 32 um einen Kern 33 eines
stabförmigen magnetischen Materials hergestellt ist. Der
Transformator, der den stabförmigen Kern 33 verwendet,
weist einen offenen magnetischen Kreislauf auf und erlaubt es dem
von dem Primärwindungsteil 31 erzeugten magnetischen Fluss,
leicht zu streuen, bevor der Endabschnitt des Sekundärwindungsteils
erreicht ist, wie in Teil A von 3 gezeigt
ist, was dazu führt, dass ein Teil des magnetischen Flusses,
der durch den durch den Primärwindungsteil fließenden
Strom erzeugt wird, keine Verbindung mit einer Teilregion 32a des
Sekundärwindungsteils herstellt, wie in 3 beispielsweise
gezeigt ist. Ein solcher Abschnitt des Sekundärwindungsteils,
den der magnetische Fluss nicht erreicht, funktioniert nicht als
Teil des Transformators. In einem solchen Fall ermöglicht
es ein Vergrößern des Durchmessers des Kerns 33,
den Abschnitt zu verringern, wo der magnetische Fluss keine Verbindung
mit dem Sekundärwindungsteil herstellt; das Verfahren ist
jedoch für die Herstellung von kleinen Hochspannung erzeugenden
Transformatoren nicht nützlich.
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Wie
in 2 erklärt ist, gibt es in einem tatsächlichen
Hochspannung erzeugenden Transformator darüber hinaus die
kapazitive Komponente (Cs) 26 als Last, und ein Effekt,
der den magnetischen Fluss, der durch den Primärwindungsteil
erzeugt wird, auslöscht, tritt wegen der kapazitiven Komponente
(Cs) 26 durch den Strom auf, der durch den Sekundärwindungsteil
fließt. Deshalb ist der magnetische Fluss, der durch den
Primärwindungsteil erzeugt wird, wenn die kapazitive Komponente
(Cs) 26 nicht existiert, durch den magnetischen Fluss gezeigt,
der durch die durchgezogene Linie in 3 gezeigt
ist; der magnetische Fluss wird jedoch wegen des obigen Löschungseffekts,
der durch die kapazitive Komponente (Cs) erzeugt wird, durch den
Fluss gezeigt, der durch die gestrichelte Linie in 3 dargestellt
ist, wodurch der durch den Primärwindungsteil erzeugte
magnetische Fluss dazu gebracht wird, weiter zu streuen, wie durch
den Abschnitt W, der kleiner ist als Abschnitt A, der in 3 gezeigt
ist, dargestellt wird, und es für den durch den Primärwindungsteil
erzeugten magnetischen Fluss noch schwieriger wird, eine Verbindung
mit dem Sekundärwindungsteil herzustellen. Der Anteil des
magnetischen Flusses, der keine Verbindung mit dem Sekundärwindungsteil
herstellen kann, häuft sich zwischen dem Primärwindungsteil
und dem Sekundärwindungsteil an und verläuft manchmal
zwischen Linien des Primärwindungsteils, wie in Abschnitt
C in 3 gezeigt ist.
-
Die
Aufmerksamkeit lenkend auf den obigen durch den Primärwindungsteil
erzeugten magnetischen Fluss, um die Charakteristika des Hochspannung
erzeugenden Transformators 1 zu verbessern, ist es daher
nötig, den von dem Primärwindungsteil erzeugten
magnetischen Fluss durch Minimieren der Streuung davon zu leiten.
Die folgenden Maßnahmen müssen daher getroffen
werden, um dessen Streuung zu verhindern.
- (a)
Der Primärwindungsteil ist in enger Nähe zu dem
Sekundärwindungsteil über den gesamten Bereich
des Sekundärwindungsteils angeordnet; der Anteil des Sekundärwindungsteils,
der von dem Primärwindungsteil entfernt ist, wird eliminiert;
und der Freiraum dazwischen wird reduziert; dadurch wird der magnetische
Fluss daran gehindert, zu streuen.
- b) Der Primärwindungsteil wird durch Wickeln einer
Mehrzahl von Materialdrähten parallel gewickelt und die
Lücke zwischen den Drähten wird verengt, um die
Streuung des magnetischen Flusses dazwischen zu reduzieren, um dadurch
den durch den Primärwindungsteil erzeugten magnetischen
Fluss zu dem Sekundärwindungsteil zu leiten.
-
Als
nächstes wird die Struktur des Hochspannung erzeugenden
Transformators 1 detailliert erklärt werden.
-
Als
erstes wird die Struktur des Primärwindungsspulenkörpers 14 erklärt
werden.
-
Auf
der Grundlage der Maßnahmen (a) ist der Hochspannung erzeugende
Transformator 1 so angeordnet, dass sein Primärwindungsteil 15 außerhalb
aller Abschnitte des Sekundärwindungsteils 13 angeordnet
ist und die Wand des Primärwindungsspulenkörpers 14,
die als Isolationswand zwischen dem Primärwindungsteil 15 und
dem Sekundärwindungsteil 13 fungiert, wird in
ihrer Stärke verringert. Obwohl dessen Wand auf der Seite
niedriger Spannung (14a), wo die Potentialdifferenz zwischen
dem Primärwindungsteil und dem Sekundärwindungsteil klein
ist, verjüngt werden kann, wird die Wand des Primärwindungsspulenkörpers 14 auf
der Seite (Seite der hohen Spannung 14b), die den Anteil
des Sekundärwindungsteils 13 gegenüberliegt,
wo Hochspannung erzeugt wird, die eine hohe Spannungsfestigkeit
erfordert, dazu gezwungen, verstärkt zu werden.
-
Aus
diesem Grund ist der Primärwindungsspulenkörper 14 so
angeordnet, dass er eine Stärke aufweist, die auf der Seite
niedriger Spannung (14a), wo die Potentialdifferenz zwischen
dem Primärwindungsteil 15 und dem Sekundärwindungsteil 13 niedrig
ist, so dünn ist wie möglich, und so angeordnet, dass
er auf der Seite hoher Spannung (14b), wo die Potentialdifferenz
zwischen dem Primärwindungsteil 15 und dem Sekundärwindungsteil 13 hoch
ist, so angeordnet ist, dass er eine Stärke aufweist, die
verstärkt ist, so dass er eine hohe Spannungsfestigkeit erhält.
Der Primärwindungsteil 15 ist um den äußeren Rand
des Primärwindungsspulenkörpers 14 gewickelt,
der eine solche Struktur aufweist, sodass die Windung davon den
gesamten Bereich des Sekundärwindungsteils bedeckt.
-
Ein
spezifisches Beispiel, das die oben beschriebenen Voraussetzungen
erfüllt, wird durch die Form davon aus 1 gezeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Primärwindungsspulenkörper 14 angeordnet,
um eine schrittweise mit jedem Abschnitt des Sekundärwindungsteils 13 geänderte
Stärke aufzuweisen, wenn die Spannungen von einem Abschnitt
zu einem anderen variieren. 1 zeigt
die Struktur, wo die schrittweise Form auf der inneren Seite (innerer Rand)
des Primärwindungsspulenkörpers 14 vorhanden
ist, und ein Beispiel eines Spulenkörpers mit einer solchen
Struktur ist in 4 gezeigt.
-
4 ist
eine strukturell erklärende Ansicht eines Primärwindungsspulenkörpers 14 und
ist eine externe Schrägansicht, die teilweise weggeschnitten ist,
die den Spulenkörper zeigt.
-
Wie
in 4 gezeigt ist, weist der Primärwindungsspulenkörper 14 eine
stufenweise Form an der inneren Seite (dem inneren Rand) und eine
durchgehende (nivellierte) Form auf der äußeren
Seite (dem äußeren Rand) auf. Dadurch wird ein
Wickeln des Primärwindungsteils 15 um den äußeren
Rand davon leicht und ein Primärwindungsteil wird bequem
hergestellt.
-
Ein
Herstellen des Hochspannung erzeugenden Transformators 1 auf
die oben beschriebene Weise kann ferner den Transformator in seinen
Charakteristika verbessern.
-
Darüber
hinaus, bei Betrachtung der schrittweisen Form des Primärwindungsspulenkörpers 14, wird
die in 1 gezeigte Form davon schrittweise bei jedem Abschnitt
des Sekundärwindungsteils 13 verändert;
die Form davon kann jedoch schrittweise bei jeder Mehrzahl von Abschnitten
davon verändert werden.
-
Ferner
kann der Transformator eine Struktur aufweisen, bei welcher der
Spulenkörper eine schrittweise Form an der äußeren
Seite (dem äußeren Rand) des Primärwindungsspulenkörpers 14 aufweist
und eine konstante (nivellierte) Form auf der inneren Seite (dem
inneren Rand) aufweist, statt die Struktur aufzuweisen, wo der Spulenkörper die
stufenweise Form auf der inneren Seite (dem inneren Rand) aufweist,
wie in 1 gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Wickeln
des Primärwindungsteils 15 schwierig; es kann
jedoch der Effekt des Verbesserns des Hochspannung erzeugenden Transformators 1 in
seinen Charakteristika gleich dem der Struktur, bei welcher der
Spulenkörper eine stufenweise Form an der inneren Seite
(dem inneren Rand) aufweist, erzielt werden.
-
Es
sollte verstanden werden, dass, obwohl eine Idee, bei der ein Spulenkörper
mit einer veränderten Stärke verwendet wird, in
Patentdokument 4 (22) wie
oben beschrieben offenbart wird, die Idee mit dem Ziel des Sicherns
von Spannungsfestigkeiten in einem Hochspannungsabschnitt und einem Niedrigspannungsabschnitt
in einem Sekundärwindungsteil, der in zwei Teile gefaltet
ist, verwendet wird, und die Idee ist unterschiedlich zu der, welche die
in 1 gezeigte Struktur betrifft, bei welcher der Spulenkörper
mit einer sich verändernden Stärke wegen der Potenzialdifferenz
zwischen dem Primärwindungsteil 15 und dem Sekundärwindungsteil 13 verwendet
wird.
-
Die
Struktur des Sekundärwindungsspulenkörpers 12 wird
als nächstes beschrieben werden.
-
Wie
vorstehend angesprochen wurde, ist die innere Seite (der innere
Rand) des Primärwindungsspulenkörpers 14 in
einer stufenweisen Form ausgebildet, wobei der Primärwindungsteil 15 außerhalb
aller Abschnitte des Sekundärwindungsteils 13 angeordnet
ist, und ferner der Freiraum zwischen dem Primärwindungsteil 15 und
dem Sekundärwindungsteil 13 eingeengt ist, wodurch
der Hochspannung erzeugende Transformator 1 seine Charakteristika
weiter verbessern kann.
-
Damit
der Freiraum zwischen dem Primärwindungsteil 15 und
dem Sekundärwindungsteil 13 eingeengt werden kann,
ist es nötig, den Sekundärwindungsteil 13 in
Richtung des inneren Durchmessers des Primärwindungsspulenkörpers 14 entlang des
inneren Durchmessers davon anzuheben. Das Anheben davon ist nützlich
als Mittel zum Ändern der dielektrischen Festigkeit durch
die Potenzialdifferenz zwischen dem Primärwindungsteil 15 und
dem Sekundärwindungsteil 13 durch das Ändern
der Positionen von beiden Teilen.
-
Wenn
der Primärwindungsspulenkörper 14 angeordnet
ist, um eine einheitliche Stärke aufzuweisen, statt die
innere Seite (den inneren Rand) des Primärwindungsspulenkörpers 14 in
einer stufenweisen Form auszubilden, wird deshalb ein Packmaterial
mit einer Isoliereigenschaft, die äquivalent zu der des
Primärwindungsspulenkörpers 14 ist, zwischen den
Primärwindungsspulenkörper 14 mit der
einheitlichen Stärke und den Sekundärwindungsspulenkörper 13 gepackt
und die innere Seite davon ist in einer stufenweisen Form ausgebildet,
welche die Form des Packmaterials enthält, wodurch ein äquivalenter
Effekt zu dem des Primärwindungsspulenkörpers 14, dessen
innere Seite (innerer Rand) in einer stufenweisen Form gebildet
ist, wie in 1 und 4 gezeigt
ist, erzielt werden kann.
-
Ferner
enthält das Verfahren des Anhebens des Sekundärwindungsteils 13,
das Verfahren des Änderns der Anzahl von Umläufen
des Sekundärwindungsteils 13, jedes Abschnitts,
und das Verfahren des Bildens des Kerns 11, der in dem
zentralen Abschnitt in einer stufenweisen Form oder den Kern in einer
keilförmigen Form verstärkend angeordnet ist, entsprechend
den Abschnitten; wenn jedoch der Ausgangsanschluss 16 der
Hochspannung entlang des Kerns 11 angeordnet ist, der in
dem zentralen Abschnitt angeordnet ist, wie in 1 gezeigt
ist, ist es nötig, eine Spannungsfestigkeit zwischen dem Ausgabeanschluss 16 und
dem Sekundärwindungsteilabschnitt 13a in dem Niedrigspannungsabschnitt sicherzustellen,
was erfordert, dass der Sekundärwindungsspulenkörper 12 in
dem Abschnitt, wo der Ausgabeanschluss 16 und der Sekundärwindungsteilabschnitt 13a einander
gegenüberliegen eine Stärke hat, die dazu geeignet
ist, die Spannungsfestigkeit sicherzustellen. Die Stärke
(E) des gegenüberliegenden Abschnitts in dem Sekundärwindungsspulenkörper 12,
die zum Sicherstellen der Spannungsfestigkeit erforderlich ist,
ist in etwa gleich der Stärke (D) des Primärwindungsspulenkörpers 14,
die erforderlich ist, um die Spannungsfestigkeit zwischen dem Abschnitt
des Primärwindungsteils 15, der entlang des äußeren
Rands des Hochspannungsabschnitts des Sekundärwindungsteils 13 angeordnet ist
und dem Sekundärwindungsteilabschnitt 13b in dem
Hochspannungsabschnitt sicherzustellen. Deshalb verringert der Sekundärwindungsspulenkörper 12 die
Wandstärke auf einer Seite, während er die Wandstärke
auf der anderen Seite jedes Abschnitts des Sekundärwindungsteils 13 erhöht.
Genauer gesagt ist der äußere Rand des Sekundärwindungsspulenkörpers 12 angeordnet,
um in einer stufenweisen Form von einem Abschnitt zu einem anderen
gebildet zu sein, wie mit der inneren Seite (dem inneren Rand) des
Primärwindungsspulenkörpers 14. Als eine
Folge wird die Länge des Freiraums zwischen dem inneren
Rand des Primärwindungsspulenkörpers 14 und
dem äußeren Rand des Sekundärwindungsteils 13 dieselbe
in jedem der Abschnitte des Sekundärwindungsteils 13,
wodurch der Windungsteil konstruiert werden kann, wobei das Streuen
des magnetischen Flusses klein ist, während die Spannungsfestigkeit
in jedem Abschnitt sichergestellt ist, und was die Verbesserung
der Charakteristika des Hochspannung erzeugenden Transformators
ermöglicht.
-
Der
obige Sekundärwindungsspulenkörper 12,
der in 1 gezeigt ist, ist in einer stufenweisen Form
für jeden Abschnitt des Sekundärwindungsteils 13 gebildet;
der Spulenkörper kann jedoch in einer stufenweisen Form
für jede Mehrzahl von Abschnitten davon gebildet sein.
-
Es
ist zu bemerken, dass die in der vorliegenden Erfindung offenbarte
Struktur die gleiche ist, wie diejenige, die in dem herkömmlichen
Beispiel 2 (Patentdokument 2) offenbart ist, insofern die Stärke des
Sekundärwindungsspulenkörpers 12 verändert wird;
die in 1 gezeigte Struktur weist jedoch einen Primärwindungsteil 15 auf,
der den Sekundärwindungsteil 13 bedeckt, und die
Idee der vorliegenden Erfindung ist absolut verschieden von der
des herkömmlichen Beispiels 2 im Sinne des Anordnens des
Primärwindungsteils und des Sekundärwindungsteils,
die als „nicht überlagerte Schicht" in dem herkömmlichen
Beispiel 2 ausgebildet sind.
-
Der
Primärwindungsspulenkörper 15 wird als nächstes
erklärt werden.
-
Auf
der Grundlage der Maßnahme (b) wird der Primärwindungsteil 15 durch
Wickeln einer Mehrzahl von parallelen Drähten gewunden.
Der Primärwindungsteil 15, der in 1 gezeigt
ist, ist ein Beispiel, wo sechs Drahtmaterialien (sechs kleine Kreismarkierungen 15a)
parallel gewickelt sind.
-
Dies
kann den magnetischen Fluss verringern, der zwischen Linien hindurch
gelangt, die im Abschnitt C in 3 gezeigt
sind, erlaubt, dass der magnetische Fluss, der durch den Primärwindungsteil 15 erzeugt
wird, mehr zu dem Sekundärwindungsteil 13 geführt
wird und ermöglicht, dass der Hochspannung erzeugende Transformator 1 seine Charakteristika
weiter verbessert.
-
Hier
wird die Idee, dass rechteckiger elektrischer Draht mit einer großen
Breite oder leitende dünne Folie für den Primärwindungsteil
verwendet werden, wie in dem herkömmlichen Beispiel 1 (Patentdokument
1) gezeigt ist; Strom fließt jedoch nicht gleichmäßig
durch einen Leiter mit einer großen Breite. Um als Beispiel
die leitende dünne Folie zu nehmen, die als der Primärwindungsteil
gewickelt ist, die in dem herkömmlichen Beispiel 1 offenbart
ist, funktioniert die Folie wie mit einer rechteckigen Elektrode, wenn
die leitende dünne Folie genutzt wird. Wenn Strom zwischen
zwei Punkten auf der rechteckigen Elektrode angelegt wird, ist der
Strom auf einem Weg entlang des kürzesten Abstands innerhalb
der rechteckigen Fläche konzentriert. Der Raum außer
dem Weg, wo der Strom fließt, erzeugt keinen magnetischen
Fluss, was in einem Streuen von magnetischem Fluss resultiert.
-
Um
einen bevorzugten Hochspannung erzeugenden Transformator 1 zu
produzieren, ist deshalb ein Aufteilen des Windungsteils in eine
Mehrzahl von parallelen elektrischen Drähten effektiv als
das Mittel zum gleichmäßigen, zu dem Windungsteil
axialen Erzeugen des magnetischen Flusses aus dem Primärwindungsteils 15 und
Reduzieren der Streuung. Dies erlaubt es, dass der Hochspannung
erzeugende Transformator 1 seine Charakteristika weiter verbessert.
-
Durch
Wickeln des Primärwindungsteils 15, durch Wickeln
einer Mehrzahl von parallelen Drahtmaterialien, muss die Querschnittsfläche
pro einzelnen Draht des Drahtmaterials, das den Primärwindungsteil
bildet, ferner nicht vergrößert werden. Wenn die
Gesamtquerschnittsfläche der Mehrzahl von Drahtmaterialien,
die parallel gewickelt sind, äquivalent ist zu der Querschnittsfläche
eines einzelnen Drahts, der dazu geeignet ist, einen zu leitenden primären
Strom zu leiten, kann das Drahtmaterial einen äquivalenten
Strom zu dem Strom, den der einzelne Draht leiten kann, leiten.
Dies erlaubt es, dass jedes der Mehrzahl von Drahtmaterialien, die
parallel gewunden sind, im Durchmesser verringert werden kann.
-
Aus
diesem Grund ermöglicht ein Verwenden von dünnen
Drahtmaterialien für den Primärwindungsteil 15,
dass der Hochspannung erzeugende Transformator 1 seine
Charakteristika darüber hinaus verbessert, und ermöglicht
ferner, dass der äußerste Durchmesser des Transformators
verringert werden kann, wodurch die Größenverringerung
des Hochspannung erzeugenden Transformators 1 möglicht
wird.
-
Eine
Verhinderung von Entladungen zwischen dem Hochspannung erzeugenden
Abschnitt des Sekundärwindungsteils 13 und dem
Primärwindungsteil 15 wird als nächstes
erklärt werden.
-
Es
gibt eine hohe Potenzialdifferenz zwischen dem herausleitenden Abschnitt 13c oder
der Spitze 16a des Ausgabeanschlusses 16 des Sekundärwindungsteils 13,
wo Hochspannung erzeugt wurde, und dem Primärwindungsteil 15 niedriger
Spannung, der jenen Abschnitten gegenüberliegend auf den
Primärwindungsspulenkörper 14 gewickelt
ist. Es besteht die Möglichkeit, dass ein Entladen durch den
Raum dazwischen erzeugt wird, um den Hochspannung erzeugenden Transformator 1 zu
zerstören. Um den Schaden, der durch das Entladen entsteht,
zu vermeiden, ist ein Verlängern der Kriechstrecke des
Entladewegs effektiv.
-
Deshalb
wird eine Struktur verwendet, bei der eine Ausnehmung 14c in
dem Anschlussabschnitt des Primärwindungsspulenkörpers 14 gegenüber
dem Hochspannung erzeugenden Abschnitt des Sekundärwindungsteils 13 vorhanden
ist, während dessen wird ein kantenförmiger Vorsprung 17a einer
isolierenden Wand in dem Kasten 17 zur Verfügung
gestellt, der den Hochspannung erzeugenden Transformator 1 beinhaltet,
wobei der kantenförmige Vorsprung 17a in der Ausnehmung 14c eingesetzt und
verbunden ist, so dass die innere Fläche der Ausnehmung 14c und
die äußere Fläche des kantenförmigen
Vorsprung 17a einander gegenüberliegend sind.
Die isolierende Wand des kantenförmigen Vorsprungs 17a verlängert
die Kriechdistanz zwischen dem Primärwindungsteil 15 niedriger
Spannung und dem Ausleiteabschnitt 13c oder der Spitze 16a des Ausgabeanschlusses 16 des
Sekundärwindungsteils 13, der Hochspannung ausgibt,
was es ermöglicht, dass die Spannungsfestigkeit zwischen
den zwei Abschnitten gesichert ist und es ermöglicht, dass
die durch ein Entladen hervorgerufene Zerstörung verhindert
wird, selbst in dem engen Raum des kleinen Hochspannung erzeugenden
Transformators 1.
-
Die
erste Ausführungsform, die deshalb, wie oben erwähnt,
angeordnet ist, erlaubt es, dass die Spannungsfestigkeit an der
Hochspannungsseite 14b gesichert ist, wo die Potenzialdifferenz
hoch ist, während die Streuung des magnetischen Flusses, der
von dem Primärwindungsteil 15 erzeugt ist, reduziert
werden kann, und führt dazu, dass der erzeugte magnetische
Fluss eine Verbindung mit dem Sekundärwindungsteil 13 herstellen
kann, wodurch der Hochspannung erzeugende Transformator 1 darüber hinaus
seine Charakteristika verbessern kann, und ermöglicht es,
dass der Transformator das Erleuchten einer Hg-freien Glühbirne
erreicht, weil er so angeordnet ist, dass sich der Primärwindungsspulenkörper 14 stufenweise
in seiner Stärke in jedem Abschnitt oder jeder Mehrzahl
von Abschnitten des Sekundärwindungsteils 13 verändert,
so dass der Primärwindungsspulenkörper 14 eine
verstärkte Stärke auf der Hochspannungsseite 14b aufweist,
wo die Potenzialdifferenz zwischen dem Sekundärwindungsteil 13,
der zwischen der Mehrzahl von Abschnitten des Sekundärwindungsspulenkörpers 12 aufgeteilt
ist, wobei der Kern 11 in seinem zentralen Abschnitt untergebracht
ist, und der auf den Spulenkörper gewickelt ist, und dem
Primärwindungsteil 15, der auf den Primärwindungsspulenkörper 14 gewickelt
ist, der um den äußeren Rand des Sekundärwindungsteils 13 angeordnet
ist, hoch ist, und der Primärwindungsspulenkörper
eine verringerte Stärke auf der Niedrigspannungsseite 14a aufweist,
wo die Potenzialdifferenz dazwischen niedrig ist, und der Primärwindungsteil 15 so
auf den Primärwindungsspulenkörper 14 gewickelt
ist, dass die Windung davon den gesamten Bereich des Sekundärwindungsteils
bedeckt.
-
Ferner
kann die Spannungsfestigkeit zwischen dem Ausgabeanschluss 16 und
dem Sekundärwindungsteilabschnitt 13a in dem Niedrigspannungsabschnitt
gesichert werden, während die Struktur des Windungsteils,
bei dem die Streuung des magnetischen Flusses zwischen dem Sekundärwindungsteil
und dem Primärwindungsteil 15 verringert ist,
vorgesehen sein kann, wodurch der Hochspannung erzeugende Transformator 1 seine
Charakteristika verbessern kann, weil er so angeordnet ist, dass der
Sekundärwindungsspulenkörper 12 stufenweise in
seiner Stärke in jedem Abschnitt oder jeder Mehrzahl von
Abschnitt des Sekundärwindungsteils derart wechselt, dass
der Sekundärwindungsspulenkörper 12 eine
verringerte Stärke auf der Hochspannungsseite des Sekundärwindungsteils 13 aufweist,
und eine verstärkte Stärke auf der Niedrigspannungsseite davon
aufweisen.
-
Da
der Primärwindungsteil 15 durch Wickeln einer
Mehrzahl von parallelen Drahtmaterialien angeordnet ist, verringert
sich darüber hinaus der Freiraum zwischen den Drähten,
die den Primärwindungsteil 15 bilden, damit der
magnetische Fluss, der dazwischen durch gelangt, verringert werden
kann, und ferner ermöglicht wird, dass der magnetische Fluss,
der durch den Primärwindungsteil erzeugt ist, mehr zu dem
Sekundärwindungsteil geführt werden kann, wodurch
es dem Hochspannung erzeugenden Transformator ermöglicht
ist in seinen Charakteristika verbessert zu werden.
-
Darüber
hinaus verwendet jedes der Mehrzahl von parallel gewickelten Drahtmaterialien,
die den Primärwindungsteil bilden, einen dünnen
Draht und die Gesamtquerschnittsfläche der Mehrzahl von dünnen
Drähten, die parallel gewickelt sind, ist angeordnet, um
die gewünschte Querschnittsfläche zu bilden, die
es dem Strom erlaubt, in einer Menge durchzufließen, die äquivalent
zu der des Stroms ist, der durch einen einzelnen Draht mit derselben
Querschnittsfläche fließt, und ermöglicht
es dem Hochspannung erzeugenden Transformator 1, in seinen Charakteristika
weiter verbessert zu werden. Daneben ermöglicht dies, dass
der äußerste Durchmesser des Transformators verringert
wird, wodurch die Größenverringerung des Hochspannung
erzeugenden Transformators 1 realisiert wird. Dies vergrößert
einen Zünder nicht und kann einen Zünder realisieren, der
dazu geeignet ist, das Leuchten einer Hg-freien Glühbirne
zu ermöglichen, und eine fast äquivalente Größe
zu der eines Zünders für eine herkömmliche Glühbirne
aufweist.
-
Ferner
kann die Kriechstrecke zwischen dem Primärwindungsteil 15 niedriger
Spannung und dem Herausleiteabschnitt 13c oder der Spitze 16a des Ausgabeanschlusses 16 des
Sekundärwindungsteils 13, der die Hochspannung
ausgibt, verlängert werden, die Spannungsfestigkeit zwischen
den zwei Abschnitten kann gesichert werden und Zerstörung,
die durch Entladung hervorgerufen wird, kann auch in einem kleinen
Raum des kleinen Hochspannung erzeugenden Transformators 1 verhindert
werden, weil eine Struktur verwendet wird, bei der ein kantenförmiger
Vorsprung 17a einer isolierenden Wand, die in dem Kasten 17 vorhanden
ist, in die Ausnehmung 14c eingesetzt und damit verbunden
wird, die in dem Anschlussabschnitt des Primärwindungsspulenkörpers 14 vorhanden
ist, so dass die innere Fläche der Ausnehmung 14c der äußeren
Fläche des kantenförmigen Vorsprungs 17a davon
gegenüberliegt.
-
Es
sollte verstanden werden, dass der Hochspannung erzeugende Transformator 1 mit
der oben beschriebenen Struktur für eine neu kommerzialisierte
Hg-freie Glühbirne geeignet ist und in der Leistung eines
Zünders verbessert ist; der Hochspannung erzeugende Transformator 1 mit
einer solchen Struktur kann jedoch auf einen Hochspannung erzeugenden Transformator
für eine herkömmlich Glühbirne angewendet
werden, kann die Leistung eines Zünders für eine
herkömmliche Glühbirne verbessern und kann die
Größe des Zünders reduzieren.
-
Zweite Ausführungsform
-
Der
Hochspannung erzeugende Transformator 1 gemäß der
ersten Ausführungsform verwendet eine Struktur, bei welcher
sich der Primärwindungsspulenkörper 14 stufenweise
in seiner Stärke verändert.
-
Der
Transformator kann einen Primärwindungsspulenkörper
mit einer Struktur verwenden, wo eine Stärke in einer keilförmigen
Form von einem Ende zu einem anderen anstelle der stufenweisen Form
verändert wird.
-
Ein
Beispiel der Struktur des Primärwindungsspulenkörpers,
der in einer keilförmigen Form verändert wird,
ist in 5 gezeigt.
-
5 ist
eine strukturell erklärende Ansicht eines Beispiels des
Primärwindungsspulenkörpers, der in dem Hochspannung
erzeugenden Transformator für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
gemäß der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, und ist eine externe Schrägansicht
mit davon abgeschnittenen Abschnitten.
-
Wie
in 5 gezeigt ist, weist der Primärwindungsspulenkörper
eine Form auf, bei der die innere Seite (der innere Rand) davon
in einer keilförmigen Form gebildet ist und die äußere
Seite (der äußere Rand), wie bei dem aus 4,
konstant (nivelliert) gebildet ist.
-
Auch
in dem Fall, wo der in 5 gezeigte Primärwindungsspulenkörper
verwendet wird, verringert sich die Stärke davon auf der
Niedrigspannungsseite, wo die Potenzialdifferenz zwischen dem Primärwindungsteil
und dem Sekundärwindungsteil niedrig ist, und die Spannungsfestigkeit
ist auf der Hochspannungsseite sichergestellt, wo die Potenzialdifferenz
dazwischen hoch ist, was es ermöglicht, dass das Streuen
des durch den Primärwindungsteil erzeugten magnetischen
Flusses verringert wird, und es erlaubt, dass der Hochspannung erzeugende Transformator 1 in
seinen Charakteristika weiter verbessert wird, wie bei der ersten
Ausführungsform.
-
Im
Gegensatz zu der Struktur, die in 5 gezeigt
ist, kann der Transformator eine Struktur aufweisen, bei welcher
der äußeren Seite (dem äußeren Rand
davon) die Form eines Keils gegeben ist und die innere Seite (der
innere Rand davon) konstant (nivelliert) gebildet ist, anstatt der
Struktur, wo der inneren Seite (dem inneren Rand) des Primärwindungsspulenkörpers
die Form eines Keils gegeben ist. Auch in einer solchen Struktur
kann der Effekt des Verbesserns der Charakteristik des Hochspannung erzeugenden
Transformators äquivalent zu dem der Struktur, bei welcher
der Spulenkörper die Form eines Keils auf der inneren Seite
(dem inneren Rand) aufweist, erzielt werden. Es sollte bemerkt werden, dass,
wenn der Primärwindungsspulenkörper angeordnet
ist, um eine gleichmäßige Stärke aufzuweisen,
anstelle des Bildens der inneren Seite (des inneren Rands) des Primärwindungsspulenkörpers
in Keilform, wie in 5 gezeigt ist, ein Packmaterial mit
isolierender Eigenschaft, die äquivalent zu der des Primärwindungsspulenkörpers
ist, zwischen den Primärwindungsspulenkörper mit
der gleichmäßigen Stärke und dem Sekundärwindungsteil
gepackt ist, und die innere Seite davon, die das geformte Packmaterial
enthält, in Keilform gebildet ist, wobei ein äquivalenter
Effekt zu dem, der durch Verwenden des Primärwindungsspulenkörpers 14,
dessen innere Seite (dessen innerer Rand) in Keilform ausgebildet
ist, erzielt wird, erzielt werden kann, wie in dem Fall des Primärwindungsspulenkörpers,
dessen innere Seite (dessen innerer Rand) stufenweise ausgebildet
ist, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
ist.
-
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
-
Wie
oben erwähnt wurde, ist der Transformator geeignet zur
Verwendung insbesondere in und an einem Fahrzeugscheinwerfer oder
dergleichen, die eine Hg-freie Glühbirne enthalten, die
durch einen Zünder unterstützt wird, der eine
in etwa äquivalente Größe zu der eines
Zünders für eine herkömmliche Glühbirne
aufweist, weil der Hochspannung erzeugende Transformator für
eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung die Charakteristika eines Hochspannung erzeugenden
Transformators durch Verringern des Streuens des magnetischen Flusses,
der durch den Primärwindungsteil erzeugt wird und bewirken,
dass der erzeugte magnetische Fluss eine Verbindung mit dem Sekundärwindungsteil
herstellt, verbessern kann, während er die Isolation zwischen
dem Primärwindungsteil sicherstellt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Ein
Hochspannung erzeugender Transformator für eine Entladungslampenbeleuchtungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen
stabförmigen Kern, einen Sekundärwindungsspulenkörper,
der in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist, und wobei der
Kern in einem zentralen Abschnitt davon untergebracht ist; einen
Sekundärwindungsteil, der auf den Sekundärwindungsspulenkörper
gewickelt ist, der zwischen der Mehrzahl von Abschnitten des Spulenkörpers
aufgeteilt ist; einen Primärwindungsspulenkörper,
der um den äußeren Rand des Sekundärwindungsteils
angeordnet ist; und einen Primärwindungsteil, der auf den
Primärwindungsspulenkörper gewickelt ist; wobei
der Primärwindungsspulenkörper in seiner Stärke
in jedem Abschnitt oder jeder Mehrzahl von Abschnitten des Sekundärwindungsteils
derart verändert ist, dass der Spulenkörper eine
verstärkte Stärke auf der Seite aufweist, wo die
Potenzialdifferenz zwischen dem Primärwindungsteil und
dem Sekundärwindungsteil hoch ist, und der Spulenkörper
eine verdünnte Stärke auf der Seite aufweist,
wo die Potenzialdifferenz niedrig ist.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2002-093635
A [0009]
- - JP 2005-322515 A [0009]
- - JP 2001-257087 A [0009]
- - JP 2004-111451 A [0009]