JP2004207491A - パルストランス及び放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】インバータ回路の出力であるランプ電流の製品によるバラツキを低減できるパルストランスを提供する。
【解決手段】放電灯点灯装置のインバータ回路13のインバータトランスＴとしてボビン構造に仕切りがないパルストランス100を用い、このパルストランスの一次巻線104と二次巻線101の結合係数ｋが0.996以上であるようにした。また、パルストランス100の二次巻線を整列巻きとし、ボビン102の全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ103を巻き、層間絶縁テープの上に一次巻線104を、二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置した。この一次巻線104の巻装には、二次巻線101の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープ105を配設し、一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めるようにした。
【選択図】 図２
【解決手段】放電灯点灯装置のインバータ回路13のインバータトランスＴとしてボビン構造に仕切りがないパルストランス100を用い、このパルストランスの一次巻線104と二次巻線101の結合係数ｋが0.996以上であるようにした。また、パルストランス100の二次巻線を整列巻きとし、ボビン102の全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ103を巻き、層間絶縁テープの上に一次巻線104を、二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置した。この一次巻線104の巻装には、二次巻線101の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープ105を配設し、一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めるようにした。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯点灯装置のインバータ回路のインバータトランスとして用いるのに適切なパルストランス及びそれを備えた放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置用のバックライトには、光源として水銀が封入された冷陰極蛍光ランプが使用されていたが、近年有害物質である水銀の代わりにキセノンを封入した図８に示すような、外面電極希ガス蛍光ランプ１０が開発されている。
【０００３】
この提案されている外面電極希ガス蛍光ランプ１０において、１は内壁に蛍光体２が設けられたガラス管である。このガラス管１の内部には、少なくともキセノンを含んだ放電媒体が封入されている。ガラス管１の少なくとも一端には、導入線３を介して、内部電極４が封着されている。ガラス管１の外壁には、管軸方向に沿って導電線が螺旋状に巻かれ、外部電極５を構成している。外部電極５は、例えば、透光性熱収縮チューブ６を被覆してガラス管１の表面に堅固に固定することにより位置ずれを生じない工夫がされている。
【０００４】
このような外面電極希ガス蛍光ランプ１０を点灯させるための放電灯点灯装置は、図９に示す接続構成であり、蛍光ランプの内部電極４には、導入線３を介して電圧供給線８を接続し、また外部電極５には、固定用金属棒７を介して電圧供給線８′を接続し、インバータ回路９を用いて高周波矩形波電圧をこの電極４，５間に印加することによってガラス管１内で放電を開始させ、キセノンから紫外線が放出させ、これを蛍光体２によって可視光に変換し、この可視光をガラス管１から放射させることで光源として利用する。
【０００５】
このような放電灯点灯装置の高周波矩形波電源であるインバータ回路９には、インバータトランスとしてパルストランスを採用する。そのパルストランスは、図１０に示す構造である。このパルストランス１００は、二次巻線１０１を整列巻きとし、ボビン１０２の上全体に均一に巻き、さらにその上に二次巻線１０１の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ１０３を巻き、その上に一次巻線１０４と二次巻線１０１の高圧側との距離（以下、「一次巻線距離」と称す。）Ｄ０が３〜５ｍｍとなる様な位置で一次巻線１０４が巻き終わるように整列巻きで配設し、二次巻線１０１の高圧側端から層間絶縁テープ１０２を露出させ、位置固定絶縁用のバリアテープは設けない構造であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような提案されているパルストランスでは、位置固定用のバリアテープがないため、一次巻線１０４が二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で短めに巻かれるため、製品によって一次巻線１０４と二次巻線１０１の結合係数ｋが一定せず、これを採用した放電灯点灯装置のランプ電流のバラツキが大きい問題点があった。
【０００７】
図１０に示したパルストランスの同じ巻数での結合係数ｋと放電灯点灯回路のランプ電流のバラツキの結果を図１１に示してある。このグラフは、インバータ回路は同一のものを用い、パルストランス１００のみ仕様、諸元の異なるものを用いて測定した結果である。パルストランス１００の結合係数ｋは０．９９５５〜０．９９８０の範囲内で、ランプ電流のバラツキは±５％程度であった。なお、トランスの結合係数ｋは、下記の式によって求めるものである。
【０００８】
【数１】
ｋ＝１−ＬＬ／ＬＰ
ただし、ＬＬ：リーケージインダクタンス、ＬＰ：一次インダクタンスである。そして、リーケージインダクタンスＬＬは、二次巻線をショートしたときの一次巻線のインダクタンスの値である。
【０００９】
本発明はこのような提案されている外面電極希ガス蛍光ランプを点灯させるための放電灯点灯装置における技術的課題を解決するためになされたもので、インバータ回路の出力であるランプ電流の製品によるバラツキを低減できるパルストランスを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明はまた、インバータ回路の出力であるランプ電流の製品によるバラツキが小さい放電灯点灯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の発明は、放電灯点灯装置のインバータ回路のインバータトランスとして用いる、ボビン構造に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線と二次巻線の結合係数が０．９９６以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１のパルストランスにおいて、前記二次巻線を整列巻きとし、ボビン全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープを巻き、前記層間絶縁テープの上に前記一次巻線を、前記二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２のパルストランスにおいて、前記二次巻線の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープを配設し、前記一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、前記バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の発明の放電灯点灯装置は、インバータ回路のインバータトランスとして用いる、ボビン構造に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線と二次巻線の結合係数が０．９９６以上であるパルストランスを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の放電灯点灯装置において、前記インバータトランスは、前記二次巻線を整列巻きとし、ボビン全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープを巻き、前記層間絶縁テープの上に前記一次巻線を、前記二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置したものであることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５の放電灯点灯装置において、前記インバータトランスは、前記二次巻線の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープを配設し、前記一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、前記バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めたものであることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、図８及び図９に示したような外面電極希ガス蛍光ランプ１０を点灯させるための１つの実施の形態の放電灯点灯装置の回路構成を示している。この回路において、１１は入力される調光比に対応する調光信号を出力する調光信号入力回路、１２は高周波スイッチング信号を出力する駆動信号回路、１３は高速スイッチング動作により高周波高圧ランプ信号を外面電極蛍光ランプ１０に出力するインバータ回路である。
【００１８】
インバータ回路１３は、交互動作するスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、調光比によりオン／オフいずれのか状態をとるスイッチＳ３、１次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２を有するパルストランスで成るインバータトランスＴを備えている。なお、インバータ回路１３において、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｌ３〜Ｌ５はインダクタ素子、Ｄはダイオードである。
【００１９】
この放電灯点灯装置は、駆動信号回路１２がインバータ回路１３のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を交互にオン／オフさせるスイッチング信号を与え、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２はこのスイッチング信号によって高速で交互にオン／オフを繰り返してインバータトランスＴの一次巻線Ｌ１に例えば２０ｋＨｚの矩形波電圧を印加する。
【００２０】
インバータトランスＴは、二次巻線Ｌ２に後述する図６、図７に示す波形のランプ電圧、ランプ電流を誘起し、これを外面電極蛍光ランプ１０に印加して放電点灯させる。
【００２１】
調光信号入力回路１１は駆動信号回路１２に、調光指令が１０％以下のときにはランプ１０の安定点灯のためにスイッチＳ３をオンさせ、調光指令が１０％を超えるときにはスイッチＳ３をオフさせる信号を入力する。駆動信号回路１２はこのスイッチＳ３のオン／オフ指令を受けて、インバータ回路１３のスイッチＳ３をオンまたはオフさせる。この周期は例えば１００Ｈｚである。
【００２２】
このような放電灯点灯装置のインバータ回路１３において、インバータトランスＴに用いるパルストランス１００は、図２に示す構造であり、ボビン１０２に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線１０４と二次巻線１０１の結合係数が０．９９６以上である。
【００２３】
このパルストランス１００では、二次巻線１０１を整列巻きとし、ボビン１０２の全体に均一に巻き、二次巻線１０１の上にこの二次巻線１０１の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ１０３を巻き、この層間絶縁テープ１０３の上に一次巻線１０４を、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで巻いている。
【００２４】
この一次巻線１０４の巻装では、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープ１０５を配設し、一次巻線１０４には２本以上の心線を束ねたリツ線を用いて、リツ線の複数本を整列巻きし、バリアテープ１０５の位置まで隙間なく敷き詰めているのである。
【００２５】
外面電極希ガス蛍光ランプ１０を高効率でバラツキなく安定点灯させるには、インバータトランスとしてのパルストランス１００について、最適な巻線位置を決める必要がある。そこで、本実施の形態のパルストランス１００では、結合係数ｋとランプ電流のバラツキの関係を、下記方法で調査して最適な範囲を究明した。
【００２６】
二次巻線１０１の条件を固定として、二次巻線１０１の高圧端側より一次巻線１０４の終端までの距離（以下、「一次巻線距離」と称す。）Ｄ１を１ｍｍ毎に各１０Ｐ（ピース）作製し、その平均の初期特性を比較した。
【００２７】
図３に巻線位置と結合係数ｋとの関係を示す。図４に一次巻線距離Ｄ１と数１式で説明したリーケージインダククンスＬＬとの関係を示す。図３、図４より、リーケージインダクタンスＬＬが大きくなるほど二次巻線１０１と一次巻線１０４との結合が悪くなり、さらに結合係数ｋが下がることが分かる。
【００２８】
図５にパルストランス１００の一次巻線距離Ｄ１と、図１に示した放電灯点灯装置におけるインバータトランスＴとしてこのパルストランス１００を採用したときのランプ電流との関係を示す。一次巻線距離Ｄ１が大きくなるほどランプ電流も大きくなっている。つまり、一次巻線１０４の位置がばらついた場合、ランプ電流が大きく変化することが分かる。従来の放電灯点灯装置における図１０に示したようなパルストランス設定では、一次巻線距離Ｄ０がばらついて一定になっていなかったため、製品によって結合係数ｋにバラツキを生じていた。
【００２９】
しかしながら、図２に示した本実施の形態のパルストランス１００の場合、バリアテープ１０５を採用することで、一次巻線距離Ｄ１を製品によらず均一に揃えることができるようになり、また３ｍｍ以下まで小さく設定することができるのである。
【００３０】
次に、１次巻線距離Ｄ１をどの程度に設定するのが好適かを調査するために、距離別の波形比較を行った。図６は、一次巻線距離Ｄ１＝２ｍｍのパルストランスを採用した放電灯点灯装置のランプ電圧波形、ランプ電流波形を示す。図７は、一次巻線距離Ｄ１＝５ｍｍのランプ電圧波形、ランプ電流波形を示す。
【００３１】
ランプ効率を向上させるには、ランプ電流ピークが高いほど好ましいが、この点では、一次巻線距離Ｄ１＝２ｍｍの方が有利である。つまり、二次巻線１０１の高圧端側に近い箇所まで一次巻線１０４を巻いた方が高いランプ電流ピークが得られる。また、二次巻線１０１と一次巻線１０４とはできる限り接触しているのが好ましい。
【００３２】
（１）これらの条件を踏まえて、ランプ電流のバラツキがなく、なおかつ、ランプ１０を高効率に点灯させるためのトランスの条件は、一次巻線１０４と二次巻線１０１の結合係数ｋを０．９９６以上とする。
【００３３】
（２）結合係数ｋを０．９９６以上にするためには、次の巻線方法を採用する。パルストランス１００のボビン１０２に巻く二次巻線１０１は整列巻きとし、ボビン１０２の上全体に均一に巻き、その上に二次巻線１０１の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ１０３を巻き、さらにその上に、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで一次巻線１０４を整刻巻きに巻装する。この一次巻線１０４の巻き方も整列巻きとして、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所でバリアテープ１０５を配設し、一次巻線１０４にリツ線を二本以上整列巻きし、隙間無く巻線を敷き詰めてバリアテープ１０５がある位置まで巻装する。
【００３４】
図２に示した実施の形態の例では、一次巻線１０４の条件は、φ０．１２×１２芯のリツ線を４本整列巻きで二次巻線１０１の上に巻き、幅２．０ｍｍのバリアテープの位置まで均一に、かつ隙間がないように巻装している。
【００３５】
このような方法で作製したパルストランスのサンプル３０Ｐについて測定した結合係数ｋは、０．９９８３〜０．９９８８の範囲内であり、またランプ電流のバラツキは±１％以内であった。
【００３６】
こうして、本実施の形態のパルストランス及びそれを用いた放電灯点灯装置では、ランプ電流のバラツキがなくなり、かつ、高いピーク電流が流せる。また、放電灯点灯装置においてランプ電流として高いピーク電流が流せることで、ランプの発光効率を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明のパルストランスによれば、これを放電灯点灯装置のインバータトランスとして組み込むことにより、ランプ電流のバラツキがなく、かつ、高いピーク電流が流せ、放電灯の発光効率を向上させることができる放電灯点灯装置を実現することができる。
【００３８】
また本発明の放電灯点灯装置によれば、ランプ電流のバラツキがなくし、かつ、高いピーク電流が流せ、放電灯の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の放電灯点灯装置の回路図。
【図２】本発明の１つの実施の形態のパルストランスの断面図及び正面図。
【図３】上記実施の形態のパルストランスの一次巻線距離と結合係数との関係を示すグラフ。
【図４】上記実施の形態のパルストランスの一次巻線距離とリンケージインダクタンスとの関係を示すグラフ。
【図５】上記実施の形態のパルストランスの一次巻線距離とそれを用いた放電灯点灯装置のランプ電流との関係を示すグラフ。
【図６】一次巻線距離が２ｍｍである上記実施の形態のパルストランスを用いた放電灯点灯装置のランプ電流とランプ電圧の特性を示すグラフ。
【図７】一次巻線距離が５ｍｍであるパルストランスを用いた放電灯点灯装置のランプ電流とランプ電圧の特性を示すグラフ。
【図８】提案されている外面電極希ガス蛍光ランプの正面図。
【図９】提案されている外面電極希ガス蛍光ランプの断面図。
【図１０】従来例のパルストランスの断面図及び正面図。
【図１１】従来例のパルストランスの結合係数とそれを用いた放電灯点灯装置のランプ電流との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ガラス管
２ 蛍光体
４ 内部電極
５ 外部電極
９ 矩形波電源
１０ 外面電極希ガス蛍光ランプ
１１ 調光信号入力回路
１２ 駆動信号回路
１３ インバータ回路
１００ パルストランス
１０１ 二次巻線
１０２ ボビン
１０３ 層間絶縁テープ
１０４ 一次巻線
１０５ バリアテープ
Ｄ１ 一次巻線距離
Ｔ インバータトランス
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯点灯装置のインバータ回路のインバータトランスとして用いるのに適切なパルストランス及びそれを備えた放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置用のバックライトには、光源として水銀が封入された冷陰極蛍光ランプが使用されていたが、近年有害物質である水銀の代わりにキセノンを封入した図８に示すような、外面電極希ガス蛍光ランプ１０が開発されている。
【０００３】
この提案されている外面電極希ガス蛍光ランプ１０において、１は内壁に蛍光体２が設けられたガラス管である。このガラス管１の内部には、少なくともキセノンを含んだ放電媒体が封入されている。ガラス管１の少なくとも一端には、導入線３を介して、内部電極４が封着されている。ガラス管１の外壁には、管軸方向に沿って導電線が螺旋状に巻かれ、外部電極５を構成している。外部電極５は、例えば、透光性熱収縮チューブ６を被覆してガラス管１の表面に堅固に固定することにより位置ずれを生じない工夫がされている。
【０００４】
このような外面電極希ガス蛍光ランプ１０を点灯させるための放電灯点灯装置は、図９に示す接続構成であり、蛍光ランプの内部電極４には、導入線３を介して電圧供給線８を接続し、また外部電極５には、固定用金属棒７を介して電圧供給線８′を接続し、インバータ回路９を用いて高周波矩形波電圧をこの電極４，５間に印加することによってガラス管１内で放電を開始させ、キセノンから紫外線が放出させ、これを蛍光体２によって可視光に変換し、この可視光をガラス管１から放射させることで光源として利用する。
【０００５】
このような放電灯点灯装置の高周波矩形波電源であるインバータ回路９には、インバータトランスとしてパルストランスを採用する。そのパルストランスは、図１０に示す構造である。このパルストランス１００は、二次巻線１０１を整列巻きとし、ボビン１０２の上全体に均一に巻き、さらにその上に二次巻線１０１の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ１０３を巻き、その上に一次巻線１０４と二次巻線１０１の高圧側との距離（以下、「一次巻線距離」と称す。）Ｄ０が３〜５ｍｍとなる様な位置で一次巻線１０４が巻き終わるように整列巻きで配設し、二次巻線１０１の高圧側端から層間絶縁テープ１０２を露出させ、位置固定絶縁用のバリアテープは設けない構造であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような提案されているパルストランスでは、位置固定用のバリアテープがないため、一次巻線１０４が二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で短めに巻かれるため、製品によって一次巻線１０４と二次巻線１０１の結合係数ｋが一定せず、これを採用した放電灯点灯装置のランプ電流のバラツキが大きい問題点があった。
【０００７】
図１０に示したパルストランスの同じ巻数での結合係数ｋと放電灯点灯回路のランプ電流のバラツキの結果を図１１に示してある。このグラフは、インバータ回路は同一のものを用い、パルストランス１００のみ仕様、諸元の異なるものを用いて測定した結果である。パルストランス１００の結合係数ｋは０．９９５５〜０．９９８０の範囲内で、ランプ電流のバラツキは±５％程度であった。なお、トランスの結合係数ｋは、下記の式によって求めるものである。
【０００８】
【数１】
ｋ＝１−ＬＬ／ＬＰ
ただし、ＬＬ：リーケージインダクタンス、ＬＰ：一次インダクタンスである。そして、リーケージインダクタンスＬＬは、二次巻線をショートしたときの一次巻線のインダクタンスの値である。
【０００９】
本発明はこのような提案されている外面電極希ガス蛍光ランプを点灯させるための放電灯点灯装置における技術的課題を解決するためになされたもので、インバータ回路の出力であるランプ電流の製品によるバラツキを低減できるパルストランスを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明はまた、インバータ回路の出力であるランプ電流の製品によるバラツキが小さい放電灯点灯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の発明は、放電灯点灯装置のインバータ回路のインバータトランスとして用いる、ボビン構造に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線と二次巻線の結合係数が０．９９６以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１のパルストランスにおいて、前記二次巻線を整列巻きとし、ボビン全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープを巻き、前記層間絶縁テープの上に前記一次巻線を、前記二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置したことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２のパルストランスにおいて、前記二次巻線の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープを配設し、前記一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、前記バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の発明の放電灯点灯装置は、インバータ回路のインバータトランスとして用いる、ボビン構造に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線と二次巻線の結合係数が０．９９６以上であるパルストランスを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の放電灯点灯装置において、前記インバータトランスは、前記二次巻線を整列巻きとし、ボビン全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープを巻き、前記層間絶縁テープの上に前記一次巻線を、前記二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置したものであることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５の放電灯点灯装置において、前記インバータトランスは、前記二次巻線の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープを配設し、前記一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、前記バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めたものであることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は、図８及び図９に示したような外面電極希ガス蛍光ランプ１０を点灯させるための１つの実施の形態の放電灯点灯装置の回路構成を示している。この回路において、１１は入力される調光比に対応する調光信号を出力する調光信号入力回路、１２は高周波スイッチング信号を出力する駆動信号回路、１３は高速スイッチング動作により高周波高圧ランプ信号を外面電極蛍光ランプ１０に出力するインバータ回路である。
【００１８】
インバータ回路１３は、交互動作するスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２、調光比によりオン／オフいずれのか状態をとるスイッチＳ３、１次巻線Ｌ１、二次巻線Ｌ２を有するパルストランスで成るインバータトランスＴを備えている。なお、インバータ回路１３において、Ｃ１，Ｃ２はコンデンサ、Ｌ３〜Ｌ５はインダクタ素子、Ｄはダイオードである。
【００１９】
この放電灯点灯装置は、駆動信号回路１２がインバータ回路１３のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２を交互にオン／オフさせるスイッチング信号を与え、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２はこのスイッチング信号によって高速で交互にオン／オフを繰り返してインバータトランスＴの一次巻線Ｌ１に例えば２０ｋＨｚの矩形波電圧を印加する。
【００２０】
インバータトランスＴは、二次巻線Ｌ２に後述する図６、図７に示す波形のランプ電圧、ランプ電流を誘起し、これを外面電極蛍光ランプ１０に印加して放電点灯させる。
【００２１】
調光信号入力回路１１は駆動信号回路１２に、調光指令が１０％以下のときにはランプ１０の安定点灯のためにスイッチＳ３をオンさせ、調光指令が１０％を超えるときにはスイッチＳ３をオフさせる信号を入力する。駆動信号回路１２はこのスイッチＳ３のオン／オフ指令を受けて、インバータ回路１３のスイッチＳ３をオンまたはオフさせる。この周期は例えば１００Ｈｚである。
【００２２】
このような放電灯点灯装置のインバータ回路１３において、インバータトランスＴに用いるパルストランス１００は、図２に示す構造であり、ボビン１０２に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線１０４と二次巻線１０１の結合係数が０．９９６以上である。
【００２３】
このパルストランス１００では、二次巻線１０１を整列巻きとし、ボビン１０２の全体に均一に巻き、二次巻線１０１の上にこの二次巻線１０１の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ１０３を巻き、この層間絶縁テープ１０３の上に一次巻線１０４を、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで巻いている。
【００２４】
この一次巻線１０４の巻装では、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープ１０５を配設し、一次巻線１０４には２本以上の心線を束ねたリツ線を用いて、リツ線の複数本を整列巻きし、バリアテープ１０５の位置まで隙間なく敷き詰めているのである。
【００２５】
外面電極希ガス蛍光ランプ１０を高効率でバラツキなく安定点灯させるには、インバータトランスとしてのパルストランス１００について、最適な巻線位置を決める必要がある。そこで、本実施の形態のパルストランス１００では、結合係数ｋとランプ電流のバラツキの関係を、下記方法で調査して最適な範囲を究明した。
【００２６】
二次巻線１０１の条件を固定として、二次巻線１０１の高圧端側より一次巻線１０４の終端までの距離（以下、「一次巻線距離」と称す。）Ｄ１を１ｍｍ毎に各１０Ｐ（ピース）作製し、その平均の初期特性を比較した。
【００２７】
図３に巻線位置と結合係数ｋとの関係を示す。図４に一次巻線距離Ｄ１と数１式で説明したリーケージインダククンスＬＬとの関係を示す。図３、図４より、リーケージインダクタンスＬＬが大きくなるほど二次巻線１０１と一次巻線１０４との結合が悪くなり、さらに結合係数ｋが下がることが分かる。
【００２８】
図５にパルストランス１００の一次巻線距離Ｄ１と、図１に示した放電灯点灯装置におけるインバータトランスＴとしてこのパルストランス１００を採用したときのランプ電流との関係を示す。一次巻線距離Ｄ１が大きくなるほどランプ電流も大きくなっている。つまり、一次巻線１０４の位置がばらついた場合、ランプ電流が大きく変化することが分かる。従来の放電灯点灯装置における図１０に示したようなパルストランス設定では、一次巻線距離Ｄ０がばらついて一定になっていなかったため、製品によって結合係数ｋにバラツキを生じていた。
【００２９】
しかしながら、図２に示した本実施の形態のパルストランス１００の場合、バリアテープ１０５を採用することで、一次巻線距離Ｄ１を製品によらず均一に揃えることができるようになり、また３ｍｍ以下まで小さく設定することができるのである。
【００３０】
次に、１次巻線距離Ｄ１をどの程度に設定するのが好適かを調査するために、距離別の波形比較を行った。図６は、一次巻線距離Ｄ１＝２ｍｍのパルストランスを採用した放電灯点灯装置のランプ電圧波形、ランプ電流波形を示す。図７は、一次巻線距離Ｄ１＝５ｍｍのランプ電圧波形、ランプ電流波形を示す。
【００３１】
ランプ効率を向上させるには、ランプ電流ピークが高いほど好ましいが、この点では、一次巻線距離Ｄ１＝２ｍｍの方が有利である。つまり、二次巻線１０１の高圧端側に近い箇所まで一次巻線１０４を巻いた方が高いランプ電流ピークが得られる。また、二次巻線１０１と一次巻線１０４とはできる限り接触しているのが好ましい。
【００３２】
（１）これらの条件を踏まえて、ランプ電流のバラツキがなく、なおかつ、ランプ１０を高効率に点灯させるためのトランスの条件は、一次巻線１０４と二次巻線１０１の結合係数ｋを０．９９６以上とする。
【００３３】
（２）結合係数ｋを０．９９６以上にするためには、次の巻線方法を採用する。パルストランス１００のボビン１０２に巻く二次巻線１０１は整列巻きとし、ボビン１０２の上全体に均一に巻き、その上に二次巻線１０１の高圧を絶縁するための層間絶縁テープ１０３を巻き、さらにその上に、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで一次巻線１０４を整刻巻きに巻装する。この一次巻線１０４の巻き方も整列巻きとして、二次巻線１０１の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所でバリアテープ１０５を配設し、一次巻線１０４にリツ線を二本以上整列巻きし、隙間無く巻線を敷き詰めてバリアテープ１０５がある位置まで巻装する。
【００３４】
図２に示した実施の形態の例では、一次巻線１０４の条件は、φ０．１２×１２芯のリツ線を４本整列巻きで二次巻線１０１の上に巻き、幅２．０ｍｍのバリアテープの位置まで均一に、かつ隙間がないように巻装している。
【００３５】
このような方法で作製したパルストランスのサンプル３０Ｐについて測定した結合係数ｋは、０．９９８３〜０．９９８８の範囲内であり、またランプ電流のバラツキは±１％以内であった。
【００３６】
こうして、本実施の形態のパルストランス及びそれを用いた放電灯点灯装置では、ランプ電流のバラツキがなくなり、かつ、高いピーク電流が流せる。また、放電灯点灯装置においてランプ電流として高いピーク電流が流せることで、ランプの発光効率を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明のパルストランスによれば、これを放電灯点灯装置のインバータトランスとして組み込むことにより、ランプ電流のバラツキがなく、かつ、高いピーク電流が流せ、放電灯の発光効率を向上させることができる放電灯点灯装置を実現することができる。
【００３８】
また本発明の放電灯点灯装置によれば、ランプ電流のバラツキがなくし、かつ、高いピーク電流が流せ、放電灯の発光効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態の放電灯点灯装置の回路図。
【図２】本発明の１つの実施の形態のパルストランスの断面図及び正面図。
【図３】上記実施の形態のパルストランスの一次巻線距離と結合係数との関係を示すグラフ。
【図４】上記実施の形態のパルストランスの一次巻線距離とリンケージインダクタンスとの関係を示すグラフ。
【図５】上記実施の形態のパルストランスの一次巻線距離とそれを用いた放電灯点灯装置のランプ電流との関係を示すグラフ。
【図６】一次巻線距離が２ｍｍである上記実施の形態のパルストランスを用いた放電灯点灯装置のランプ電流とランプ電圧の特性を示すグラフ。
【図７】一次巻線距離が５ｍｍであるパルストランスを用いた放電灯点灯装置のランプ電流とランプ電圧の特性を示すグラフ。
【図８】提案されている外面電極希ガス蛍光ランプの正面図。
【図９】提案されている外面電極希ガス蛍光ランプの断面図。
【図１０】従来例のパルストランスの断面図及び正面図。
【図１１】従来例のパルストランスの結合係数とそれを用いた放電灯点灯装置のランプ電流との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ガラス管
２ 蛍光体
４ 内部電極
５ 外部電極
９ 矩形波電源
１０ 外面電極希ガス蛍光ランプ
１１ 調光信号入力回路
１２ 駆動信号回路
１３ インバータ回路
１００ パルストランス
１０１ 二次巻線
１０２ ボビン
１０３ 層間絶縁テープ
１０４ 一次巻線
１０５ バリアテープ
Ｄ１ 一次巻線距離
Ｔ インバータトランス
Claims (6)
- 放電灯点灯装置のインバータ回路のインバータトランスとして用いる、ボビン構造に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線と二次巻線の結合係数が０．９９６以上であることを特徴とするパルストランス。
- 前記二次巻線を整列巻きとし、ボビン全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープを巻き、前記層間絶縁テープの上に前記一次巻線を、前記二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置したことを特徴とする請求項１に記載のパルストランス。
- 前記二次巻線の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープを配設し、前記一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、前記バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めたことを特徴とする請求項２に記載のパルストランス。
- インバータ回路のインバータトランスとして用いる、ボビン構造に仕切りがないパルストランスであって、一次巻線と二次巻線の結合係数が０．９９６以上であるパルストランスを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
- 前記パルストランスは、前記二次巻線を整列巻きとし、ボビン全体に均一に巻き、当該二次巻線の上に二次巻線の高圧を絶縁するための層間絶縁テープを巻き、前記層間絶縁テープの上に前記一次巻線を、前記二次巻線の高圧端側より３ｍｍ以下の箇所まで配置したものであることを特徴とする請求項４に記載の放電灯点灯装置。
- 前記パルストランスは、前記二次巻線の高圧側より３ｍｍ以下の箇所にバリアテープを配設し、前記一次巻線にはリツ線を用いてその２本以上を整列巻きし、前記バリアテープの位置まで隙間なく敷き詰めたものであることを特徴とする請求項５に記載の放電灯点灯装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-12-25 JP JP2002374932A patent/JP2004207491A/ja not_active Abandoned
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