JP4347636B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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本発明は、放電灯点灯装置に用いる交流変換用トランスの構造を簡素化して、小型化及び低コスト化を図り、信頼性を向上させるための技術に関する。 The present invention relates to a technique for simplifying the structure of an AC conversion transformer used in a discharge lamp lighting device, reducing the size and cost, and improving reliability.
メタルハライドランプ等の放電灯の点灯回路において、小型化や高周波化に適した構成形態として、例えば、直流−交流変換回路における1段階の電圧変換により昇圧された出力を放電灯に供給するようにした構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 In a lighting circuit for a discharge lamp such as a metal halide lamp, as a configuration suitable for miniaturization and high frequency, for example, an output boosted by one-step voltage conversion in a DC-AC conversion circuit is supplied to the discharge lamp. The configuration is known (for example, see Patent Document 1).
交流変換用トランスを備えた形態では、直流入力を昇圧して交流に変換された出力が放電灯に供給され、該放電灯の起動時には起動用信号(所謂スタータパルス)が発生されて放電灯に印加される。 In the form provided with the AC conversion transformer, the output converted to AC by boosting the DC input is supplied to the discharge lamp, and a starting signal (so-called starter pulse) is generated when the discharge lamp is started up. Applied.
ところで、従来の構成では交流変換用トランスをシンプルな構造にすることが困難であり、また、放電灯の点灯時における電力損失や、回路素子の耐圧等に問題がある。 By the way, with the conventional configuration, it is difficult to make the AC conversion transformer into a simple structure, and there is a problem in power loss when the discharge lamp is turned on, a withstand voltage of the circuit element, and the like.
例えば、放電灯への起動用信号に関して、放電に必要な高電圧を得るためには、トランスの巻数比を大きくする必要があり、これに伴う損失の増加や回路素子の高耐圧化が、小型化及び低コスト化を妨げる原因となってしまう。 For example, in order to obtain a high voltage required for discharge with respect to a start signal to a discharge lamp, it is necessary to increase the turns ratio of the transformer. This is a cause of hindering cost reduction and cost reduction.
そこで、本発明は、放電灯点灯装置において直流−交流変換回路を構成する交流変換用トランスの構造を簡素化して小型化及び低コスト化を実現するとともに、回路の信頼性を向上させることを課題とする。 Therefore, the present invention aims to simplify the structure of an AC conversion transformer that constitutes a DC-AC conversion circuit in a discharge lamp lighting device, to achieve downsizing and cost reduction, and to improve the reliability of the circuit. And
本発明は、直流入力を受けて交流変換及び昇圧を行う直流−交流変換回路と、放電灯に起動用信号を供給するための起動回路を備え、該直流−交流変換回路の出力する電力を制御して放電灯の点灯制御を行う放電灯点灯装置において、下記に示す構成を有するものである。 The present invention includes a DC-AC conversion circuit that receives a DC input and performs AC conversion and boosting, and a starting circuit for supplying a starting signal to the discharge lamp, and controls the power output from the DC-AC converting circuit. Thus, the discharge lamp lighting device that controls the lighting of the discharge lamp has the following configuration.
・直流−交流変換回路を構成する交流変換用トランスを設けるとともに、交流変換用トランスの一次巻線と二次巻線とが絶縁され、かつ二次巻線の両端に放電灯が接続された構造を有し、放電灯の点灯している時には一次巻線に一次電流が流れることで該交流変換用トランスにより変換された交流出力が二次巻線から放電灯に供給され、放電灯の起動時には交流出力に対して、該交流変換用トランスで昇圧された起動用信号が重畳されて二次巻線から放電灯に供給されること。 A structure in which an AC conversion transformer constituting a DC-AC conversion circuit is provided, the primary winding and the secondary winding of the AC conversion transformer are insulated , and a discharge lamp is connected to both ends of the secondary winding. When the discharge lamp is lit, the primary current flows through the primary winding so that the AC output converted by the AC conversion transformer is supplied from the secondary winding to the discharge lamp. to the AC output, the starting signal boosted by the AC conversion transformer is supplied to the discharge lamp from the secondary winding are superimposed.
・交流変換用トランスの一次巻線のうち、上記起動回路の各出力端子が接続されて該出力端子の間に位置する第一の巻線部分又は該一次巻線よりも少ない巻数をもって上記交流変換用トランスに付設されて上記起動回路の出力端子が接続される専用巻線が、金属箔を用いて形成され、交流変換用トランスのコアを中心にして該コアの外側に巻回されること。 Of the primary windings of the AC conversion transformer, the AC conversion is performed with the first winding portion connected between the output terminals of the starting circuit and the number of turns smaller than that of the primary winding. A dedicated winding that is attached to the transformer and connected to the output terminal of the starting circuit is formed using a metal foil and wound around the core of the AC conversion transformer .
従って、本発明によれば、第一の巻線部分又は専用巻線と二次巻線との電磁的結合を強めることにより、巻数比を大きくすることなく放電に必要な高電圧を得ることができる。 Therefore, according to the present invention, by strengthening the electromagnetic coupling between the first winding portion or the dedicated winding and the secondary winding, a high voltage necessary for discharge can be obtained without increasing the turns ratio. it can.
本発明によれば、放電灯への起動用信号の供給時におけるトランスの結合率を高めることで、トランスの小型化を実現し、回路損失を低減することができる。そして、回路素子の高耐圧化を要しないので低コスト化に有利であり、また、放電灯の点灯時における回路負担を軽減して信頼性を高めることができる。 According to the present invention, by increasing the coupling ratio of the transformer when supplying the activation signal to the discharge lamp, the transformer can be reduced in size and the circuit loss can be reduced. Further, since it is not necessary to increase the withstand voltage of the circuit elements, it is advantageous for cost reduction, and the circuit burden when the discharge lamp is turned on can be reduced and the reliability can be improved.
さらには、上記第一の巻線部分又は専用巻線が筒状をなしてコア又は該コア及び二次巻線の外周において巻回された構成を採用することで、第一の巻線部分又は専用巻線と二次巻線との一体性を高めて、結合率を上げることができ、第一の巻線部分又は専用巻線についてその中心軸方向の長さを、二次巻線のコイル長と同等かそれより長くすることによって結合率をさらに高めることができる。 Furthermore, by adopting a configuration in which the first winding portion or the dedicated winding is formed in a cylindrical shape and wound around the outer periphery of the core or the secondary winding, the first winding portion or The integrity of the dedicated winding and the secondary winding can be increased to increase the coupling rate. The length of the first winding portion or the dedicated winding in the direction of the central axis can be set as the coil of the secondary winding. The coupling rate can be further increased by making it equal to or longer than the length.
導電性に優れた銅箔を第一の巻線部分又は専用巻線に用いると、加工性やコスト面で有利であり、また、コア材としてニッケル系コアを用いることにより、巻線とコアを極力密着させることができる。 Using copper foil with excellent conductivity for the first winding part or dedicated winding is advantageous in terms of workability and cost, and by using a nickel-based core as the core material, the winding and the core are separated. It can be adhered as much as possible.
そして、一次巻線と二次巻線との間に配置される絶縁部材の端部にフランジ部を設けることで、沿面距離を長くして絶縁強度を高めることができる。 And by providing a flange part in the edge part of the insulating member arrange | positioned between a primary winding and a secondary winding, creeping distance can be lengthened and insulation strength can be raised.
本発明は、メタルハライドランプのような自動車用照明光源等に用いられる各種放電灯の点灯回路に適用することが可能であり、以下に示す目的を達成することができる。 The present invention can be applied to lighting circuits for various discharge lamps used in automobile illumination light sources such as metal halide lamps, and can achieve the following objects.
・直流−交流変換回路を構成する交流変換用トランスの構造に工夫を凝して、放電灯の起動時における該トランスの絶縁構造を簡素化し、これによって回路の小型化及び低コスト化に寄与すること
・上記起動用信号の発生時における交流変換用トランスの結合を強くして、放電灯の点灯時の回路負担及び損失を低減することにより、回路の信頼性を向上させること。
Contriving the structure of the AC conversion transformer that constitutes the DC-AC conversion circuit to simplify the insulation structure of the transformer when starting the discharge lamp, thereby contributing to the miniaturization and cost reduction of the circuit. To improve the reliability of the circuit by strengthening the coupling of the AC conversion transformer when the start signal is generated and reducing the circuit load and loss when the discharge lamp is turned on.
図1は、本発明に係る基本構成例を示すものであり、放電灯点灯装置1はその回路構成において、直流電源2から電源供給を受ける直流−交流変換回路3と起動回路4を備えている。
FIG. 1 shows an example of a basic configuration according to the present invention. A discharge
直流−交流変換回路3は、バッテリ等から直流入力を受けて交流変換及び昇圧を行うために設けられている。本例では、2つのスイッチング素子5H、5Lと、それらを駆動してスイッチング制御を行う制御手段6を備えている。つまり、高段側のスイッチング素子5Hの一端が電源端子に接続され、該スイッチング素子の他端が低段側のスイッチング素子5Lを介して接地されており、制御手段6によって各素子5H、5Lが交互にオン/オフされる。尚、図では、素子5H、5Lを単にスイッチの記号で示しているが、電界効果トランジスタ(FET)やバイポーラトランジスタ等の半導体スイッチング素子が用いられる。
The DC-
直流−交流変換回路3は交流変換用トランス7を有しており、その一次側回路と二次側回路とが絶縁された構造をもっている。そして、本例では、共振用コンデンサ8と、インダクタ又はインダクタンス成分9との共振現象を利用した回路構成が用いられている。つまり、構成形態としては、例えば、下記の3通りが挙げられる。
The DC-
(I)共振用コンデンサ8とインダクタンス素子との共振を利用した形態
(II)共振用コンデンサ8と交流変換用トランス7のリーケージ(漏れ)インダクタンスとの共振を利用した形態
(III)共振用コンデンサ8と、インダクタンス素子及び交流変換用トランス7のリーケージインダクタンスとの共振を利用した形態。
(I) Form using resonance between
先ず、上記(I)では、共振用コイル等のインダクタンス素子9を付設し、例えば、該素子の一端を共振用コンデンサ8に接続して、該コンデンサをスイッチング素子5Hと5Lとの接続点に接続する。そして、インダクタンス素子9の他端を交流変換用トランス7の一次巻線7pに接続した構成が挙げられる。
First, in the above (I), an
また、上記(II)では、交流変換用トランス7のインダクタンス成分9を利用することで、共振用コイル等の追加が不要である。つまり、共振用コンデンサ8の一端をスイッチング素子5Hと5Lとの接続点に接続し、該コンデンサの他端を交流変換用トランス7の一次巻線7pに接続すれば良い。
In the above (II), by using the
上記(III)では、インダクタンス素子9とリーケージインダクタンスとの直列合成リアクタンスを用いることができる。
In the above (III), a series combined reactance of the
いずれの形態でも、共振用コンデンサ8と誘導性要素(インダクタンス成分やインダクタンス素子)との直列共振を利用し、スイッチング素子5H、5Lの駆動周波数を直列共振周波数以上の値に規定して該スイッチング素子を交互にオン/オフさせれば、交流変換用トランス7の二次巻線7sに接続された放電灯10の正弦波点灯を行うことができる。尚、制御手段6による各スイッチング素子の駆動制御において、スイッチング素子がともにオン状態とならないように相反的にそれぞれの素子を駆動する必要がある(オンデューティーの制御等に依る。)。また、直列共振周波数については、これを「f」と記し、共振用コンデンサ8の静電容量を「Cr」、インダクタンス素子9のインダクタンスを「Lr」、トランス7の一次側インダクタンスを「Lp1」と記すとき、例えば、上記形態(III)において、放電灯の点灯前では、「f=f1=1/(2・π・√(Cr・(Lr+Lp1))」となり、また、点灯後には、「f=f2≒1/(2・π・√(Cr・Lr))」となる(f1<f2)。
In any form, the series resonance of the
本発明の適用において制御手段6の構成形態の如何を問わないが、例えば、放電灯の点灯前の無負荷出力電圧を制御する回路や、放電灯の点灯後における過渡的な投入電力及び定常状態における投入電力について制御するための回路を設けることにより制御電圧を規定し、該電圧をV(電圧)−F(周波数)変換することによって得られるパルス信号を整形してスイッチング素子5H、5Lへの制御信号として送出する構成形態等が挙げられる。
Regardless of the configuration of the control means 6 in the application of the present invention, for example, a circuit for controlling the no-load output voltage before the discharge lamp is lit, a transient input power and a steady state after the discharge lamp is lit The control voltage is defined by providing a circuit for controlling the input power at V, and a pulse signal obtained by converting the voltage to V (voltage) -F (frequency) is shaped to be applied to the
尚、放電灯を安定に制御するためには、スイッチング素子5H、5Lの駆動周波数に関して、起動用信号の発生前の周波数値よりも放電灯が点灯した後の周波数値を高くすることが望ましい。起動用信号の印加によって放電灯が点灯する前の状態では、交流変換用トランス7の二次側回路が開放状態とされ、よって、該トランスは等価的にチョークコイルとみなせる。そのため、この状態での直列共振周波数は上記f1であり、点灯時のf2よりも周波数値が小さく、起動時にはf1付近の駆動周波数をもってスイッチング素子を制御する。そして、放電灯の点灯後には、共振用コンデンサ8の静電容量と、インダクタンス素子のインダクタンス又は交流変換用トランス7のリーケージインダクタンスによって決まる直列共振周波数f2の付近に位置する駆動周波数をもってスイッチング素子を制御する。
In order to stably control the discharge lamp, it is desirable to increase the frequency value after the discharge lamp is turned on with respect to the drive frequency of the
電力制御においては、直列共振周波数よりも高い駆動周波数でスイッチング制御を行うことが好ましく、また、駆動周波数を直列共振周波数に一致させた場合には最大電力を取り出せるので、該電力を初期電力として放電灯に供給することで放電灯の発光を促進して速やかに定常状態へと移行させることができる。尚、直列共振周波数未満の駆動周波数をもってスイッチング制御を行った場合には、共振用コンデンサの静電容量と上記インダクタンスとの合成インピーダンスが容量性領域に入り、制御し難い状態に陥ってしまうため、そのような状態を回避するように駆動周波数を制御することが望ましい。 In power control, it is preferable to perform switching control at a drive frequency higher than the series resonance frequency, and when the drive frequency is matched with the series resonance frequency, the maximum power can be extracted, so that the power is released as the initial power. By supplying to the electric lamp, the light emission of the discharge lamp can be promoted to promptly shift to the steady state. When switching control is performed with a drive frequency lower than the series resonance frequency, the combined impedance of the capacitance of the resonance capacitor and the inductance enters the capacitive region and falls into a state that is difficult to control. It is desirable to control the drive frequency so as to avoid such a state.
起動回路4は、放電灯10に起動用信号を供給するために設けられており、起動時における起動回路4の出力が交流変換用トランス7にて昇圧されて放電灯10に印加される(交流変換された出力に対して起動用信号が重畳されて放電灯に供給される。)。
The starting circuit 4 is provided to supply a starting signal to the
本例では、起動回路4の出力端子の一方を交流変換用トランス7の一次巻線7pの途中に接続し、他方の出力端子を一次巻線7pの一端(グランド側端子)に接続した形態を示しているが、これに限らず、起動回路4の両出力端子を交流変換用トランス7の一次巻線7pの途中にそれぞれ接続した形態、あるいは、図2に示す点灯装置1Aのように、交流変換用トランス7において一次巻線及び二次巻線以外の専用巻線7aを設けて、起動回路4の各出力端子を専用巻線7aに接続した形態が挙げられる。
In this example, one of the output terminals of the starting circuit 4 is connected in the middle of the primary winding 7p of the
また、交流変換用トランス7の二次側において放電灯10を起動させるのに必要な波高値を有するパルス電圧を発生させるためには、起動回路4内のコンデンサに対して出来るだけ高い電圧を供給してその充電を行う必要があり、本例では、起動回路4の入力端子の一方を共振用コンデンサ8とインダクタンス素子9(上記(II)の場合には一次巻線7p)との間に接続し、他方の入力端子をグランド側ラインに接続することで、共振電圧を利用している。尚、この他には、交流変換用トランスの二次側から起動回路への入力電圧を得る形態や、インダクタンス素子9とともにトランスを構成する補助巻線を設けて、該補助巻線から起動回路への入力電圧を得る形態等が挙げられる。
Further, in order to generate a pulse voltage having a peak value necessary for starting the
起動回路4についてはその構成の如何を問わないが、例えば、複数の整流素子、コンデンサ、スイッチ素子を用いて構成され、スイッチ素子としては、スパークギャップやバリスタ等の自己降伏型素子や、サイリスタ、IGBT(絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ)、FET等の制御端子を備えた半導体素子を用いることができる。 The starter circuit 4 is not limited in its configuration, for example, it is configured using a plurality of rectifier elements, capacitors, and switch elements. As the switch elements, self-breakdown elements such as spark gaps and varistors, thyristors, A semiconductor element having a control terminal such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor) or FET can be used.
ところで、上記のように交流変換用トランス7は直流−交流変換の機能と、起動用信号の昇圧機能を有し、後者については図1において、一次巻線7pのうち、起動回路4の各出力端子が接続されて該出力端子の間に位置する第一の巻線部分を「7p1」とし、該部分以外の巻線部分(第二の巻線部分)を「7p2」とするとき、巻線部分7p1の巻数及び二次巻線7sの巻数により決まる巻数比を大きくするほど、放電に必要な高電圧を得ることが容易になる。しかし、放電灯が点灯している時には、交流変換用トランス7の一次側に、一次巻線7pの巻数「n1」、二次巻線7sの巻数「n2」及び二次電流「I2」(ランプ電流)によって決まる一次電流「I1」が流れるので(I1≒(n2/n1)・I2)、一次巻線7pと二次巻線7sとの巻数比を小さくした方が、I1が小さくなるので損失が少ない。また、巻線部分7p1と7p2との巻数比が大き過ぎる場合には、共振用コンデンサやインダクタ、スイッチング素子等の耐圧を高くする必要がある(例えば、7p1対7p2の巻数比を「1:4」とし、起動回路の出力を1kV(キロボルト)とすると、4kVの耐圧が必要となる。)。
By the way, as described above, the
以上のことから、放電灯を起動させるために十分な起動電圧を発生させ、かつ点灯時の回路損失や使用素子の耐圧を小さくするには、起動用信号の発生時における巻線部分7p1と7sの結合を強くして、両者の巻数比をできる限り小さくすることが望ましい。一例として、7p、7s、7p1の巻数をそれぞれ4T、40T、1T(ターン)とし、起動回路の出力電圧が1kVのときに、20kVを出力できるものとすると、7p1と7sとの結合を強くして、7sの巻数を25Tにしても20kVが出力できるようになれば、7pの巻数を3Tにまで減らすことができ、結果として、7p1と7pとの巻数比及び7pと7sとの巻数比を共に小さくすることが可能である。 From the above, in order to generate a sufficient starting voltage for starting the discharge lamp and reduce the circuit loss at the time of lighting and the withstand voltage of the used element, the winding portions 7p1 and 7s at the time of generating the starting signal are used. It is desirable to strengthen the coupling of the two and make the turn ratio of both as small as possible. As an example, if the number of turns of 7p, 7s, and 7p1 is 4T, 40T, and 1T (turns), respectively, and the output voltage of the starting circuit is 1 kV, 20 kV can be output, the coupling between 7p1 and 7s is strengthened. Thus, if 20 kV can be output even if the number of turns of 7s is 25T, the number of turns of 7p can be reduced to 3T. As a result, the turn ratio of 7p1 and 7p and the turn ratio of 7p and 7s can be reduced. Both can be reduced.
従来のように一般的な円形断面のワイヤー巻線を用いた方法では、起動用信号の発生時におけるトランスの二次側端子電圧が、その理想的な値(つまり、巻数比に比例した電圧)に比べて低くなってしまうため、トランスの巻数比を大きくすることが必要とされ、放電灯の点灯時の損失も大きくなってしまう。 In the conventional method using a wire winding having a general circular section, the secondary terminal voltage of the transformer when the start signal is generated is an ideal value (that is, a voltage proportional to the turn ratio). Therefore, it is necessary to increase the turns ratio of the transformer, and the loss when the discharge lamp is turned on also increases.
そこで、本発明では、下記に示すトランス構造を採用する。 Therefore, in the present invention, the following transformer structure is adopted.
(A)交流変換用トランス7の一次巻線7pを構成する巻線部分7p1、7p2に関して、巻線の巻回方向に直交する面で切断した巻線部分7p1の断面形状を扁平状とし、巻線部分7p2に比して厚みを小さくした構造
(B)交流変換用トランス7の一次巻線7pよりも少ない巻数をもって該交流変換用トランスに付設されて起動回路4の出力端子が接続される専用巻線7aを設けるとともに(図2参照)、その巻回方向に直交する面で切断した断面形状を扁平状とし、一次巻線7pに比して厚みを小さくした構造。
(A) Regarding the winding portions 7p1 and 7p2 constituting the primary winding 7p of the
このような構造を用いることによって巻線同士の結合を強め、より少ない巻数比をもって放電灯の起動に必要な電圧を得ることができる。 By using such a structure, the coupling between the windings can be strengthened, and a voltage necessary for starting the discharge lamp can be obtained with a smaller turn ratio.
上記(A)において、例えば、巻線部分7p1に平角線や金属箔、薄い金属板等を用いた場合において、以下に示す構成形態が挙げられる。 In the above (A), for example, when a flat wire, a metal foil, a thin metal plate, or the like is used for the winding portion 7p1, the following configuration is exemplified.
(A1)絶縁部材の外側に一次巻線7pを配置し、内側に二次巻線7sを配置した形態(図3、図4参照)
(A2)絶縁部材の内側に一次巻線7pを配置し、外側に二次巻線7sを配置した形態 (図5、図6参照)。
(A1) Form in which the primary winding 7p is arranged outside the insulating member and the secondary winding 7s is arranged inside (see FIGS. 3 and 4)
(A2) A configuration in which the primary winding 7p is arranged inside the insulating member and the secondary winding 7s is arranged outside (see FIGS. 5 and 6).
先ず、形態(A1)について説明すると、図3に示す交流変換用トランス7Aは、コイルボビンを構成する絶縁部材11と、E字ブロック状をした一対のコア12、12を用いて構成されている。
First, the form (A1) will be described. The
絶縁部材11は、円筒部11a及びその両端部に設けられた円板状のフランジ部11b、11bを有しており、円筒部11aの外側に一次巻線7pが巻回されている。
The insulating
一次巻線7pの巻線部分7p1は金属箔や薄い金属板を用いて形成され、起動回路4の出力端子との接続用に端子部13、14を有する。例えば、導電性に優れ、安価で加工し易い銅箔が用いられて円筒部11aの外周において筒状に巻き付けられている。尚、起動回路4の一方の出力端子が端子部13に接続されるとともに、該端子部13には巻線部分7p2の一端部が接続されている。また、起動回路4の他方の出力端子(グランド側端子)が端子部14に接続される。端子部13、14については、例えば、引き出し部分(接続片等)を予め金属箔や薄い金属板に形成しておき、巻回時に当該部分を屈曲させるといった方法等が用いられる。
The winding portion 7p1 of the primary winding 7p is formed using a metal foil or a thin metal plate, and has
一次巻線7pの巻線部分7p2には被覆線材が用いられ、巻線部分7p1の外周においてコイル状に巻回された状態で配置されている。 A coated wire is used for the winding portion 7p2 of the primary winding 7p, and is arranged in a coiled state on the outer periphery of the winding portion 7p1.
二次巻線7sは、被覆線材を用いてコイル状に形成されており、円筒部11aの内部に配置される。そして、二次巻線7sのコイル部分が、コア12、12の中足部分(円柱部)12a、12aにそれぞれ外挿された状態で各コアに巻回される。
The secondary winding 7s is formed in a coil shape using a covered wire, and is disposed inside the
図4は、交流用変換トランス7Aの断面構造を概略的に示したものである。
FIG. 4 schematically shows a cross-sectional structure of the
コア12、12の中足部分12a、12aが互いに連結されて、その外側に二次巻線7sが巻かれ、さらに外側に絶縁部材11の円筒部11aが位置する。そして、該円筒部11aの外周に巻線部分7p1が巻かれ、さらにその外側に巻線部分7p2が巻かれた構造を備えている。
The
このように本例では、一次巻線7pの各部(7p1、7p2)がコア12及び二次巻線7sの外周において巻回された構成とされている。
Thus, in this example, each part (7p1, 7p2) of the primary winding 7p is wound around the outer periphery of the
巻線間の結合を強め、より少ない巻数比をもって起動電圧を得るためには、コア12と巻線部分7p1、二次巻線7sが十分に接近した位置関係をもって一体的に構成されていることが必要であり、そのためには、巻線部分7p1の断面をできるだけ扁平状にして、二次巻線7sとの一体性を高めることが好ましい。本例では、金属箔(銅箔)を用いるとともに、コア12及び二次巻線7sを取り囲むようにして絶縁部材11の円筒部11aに対して、二次巻線7sと同様の巻線方向をもって金属箔を巻き付けている。
In order to strengthen the coupling between the windings and obtain the starting voltage with a smaller turn ratio, the
そして、巻線部分7p1の中心軸方向における長さを、二次巻線7sのコイル長以上に規定することによって、さらに結合を強くすることができる。即ち、巻線部分7p1に金属箔を用いる場合において、その幅(図3、図4の上下方向における幅)を、二次巻線7sの長手方向における長さ(コイル長)に等しいか又はこれよりも大きくすることが好ましい。 The coupling can be further strengthened by defining the length of the winding portion 7p1 in the central axis direction to be equal to or longer than the coil length of the secondary winding 7s. That is, when a metal foil is used for the winding portion 7p1, its width (width in the vertical direction in FIGS. 3 and 4) is equal to or equal to the length in the longitudinal direction of the secondary winding 7s (coil length). It is preferable to make it larger.
本例では、起動回路4の一方の出力端子を、一次巻線7pのグランド側端子から1ターン(turn)目に接続する場合の構成を示している。従って、巻線部分7p1の巻数が1とされて、当該部分の銅箔が二次巻線7s及びコア12の中足部分12aの大半部をとり囲んでいる。これによって巻線部分7p1と二次巻線7sとの結合率を高めて、必要最小限の巻数比で高電圧パルスを発生させることができる。尚、銅箔を2ターン以上に亘って巻回させた構成でも構わないが、この場合には、1ターン目と2ターン目との絶縁がとれないので、絶縁シートを一緒に巻き込む等の対応が必要となる。よって、構成の簡素化の観点からは1ターンの構成が好ましい。
In this example, a configuration in which one output terminal of the starting circuit 4 is connected to the first turn from the ground-side terminal of the primary winding 7p is shown. Accordingly, the number of turns of the winding portion 7p1 is set to 1, and the copper foil of the portion surrounds most of the secondary winding 7s and the
また、コア材としてはニッケル系コアの使用が望ましい。つまり、巻線同士の結合が非常に重要であるため、帯電するコア材料(インピーダンスの低い材料)を用いたのでは、コアと巻線との間に絶縁構造物が必要となり、その分だけ巻線がコアから離れてしまい結合が悪化する原因となる。ニッケル系コアを用いることによって、このような絶縁構造物が不要になる。 Moreover, it is desirable to use a nickel-based core as the core material. In other words, since the coupling between the windings is very important, using a charged core material (a material with low impedance) requires an insulating structure between the core and the windings, and that much winding is required. The wire is separated from the core, causing the coupling to deteriorate. By using a nickel-based core, such an insulating structure becomes unnecessary.
交流変換用トランス7Aの一次巻線7pと二次巻線7sとの間に配置される絶縁部材11の端部にはフランジ部11b、11bが設けられているが、これによって絶縁耐力を保証することができる。即ち、図3、図4の上下方向において巻線部分7p1と二次巻線7sとが同程度の幅で巻回される場合に、放電灯の起動時に発生する高電圧(起動電圧)に伴う巻線部分への放電の危険性を低くするには、沿面距離を長くして絶縁強度を高めることが必要となる。放電経路を遮るためにフランジ部11bを巻線部分7p1、7p2と二次巻線7sとの間に設けることが好ましい。尚、本例では絶縁部材11の両端にフランジ部11b、11bをそれぞれ設けているが、これに限らず、一端部(高電圧パルスの発生に伴って放電が起き得る側の端部)だけにフランジ部を設けても良い。
次に、形態(A2)について説明すると、図5、図6に示す交流変換用トランス7Bが、上記トランス7Aと相違する点は下記の通りである。
Next, the form (A2) will be described. The
・絶縁部材11の円筒部11aの外周面に二次巻線7sが巻き付けられていること
・一次巻線7pの巻線部分7p1が円筒状をなしており、これに接続されて外周に巻かれた巻線部分7p2とともに、絶縁部材11の円筒部11aの内部に配置されること
・巻線部分7p1が、コア12、12の中足部分12a、12aに巻き付けられること。
The secondary winding 7s is wound around the outer peripheral surface of the
即ち、本例では絶縁部材11の外側に二次巻線7sが配置され、絶縁部材11の内側に一次巻線7pが配置された構成とされている。よって、二次巻線7sのコイル径が円筒部11aの外径より大きいことや、巻線部分7p1、7p2の巻径が円筒部11aの内径よりも小さいといった寸法やサイズの違いを除けば、各部の基本的な構成や機能はトランス7Aの場合と同じであるため、図には該トランスの各部に付した符号と同じ符号を用いて示している。
That is, in this example, the secondary winding 7s is arranged outside the insulating
図6は、交流用変換トランス7Bの断面構造を概略的に示したものである。
FIG. 6 schematically shows a cross-sectional structure of the
コア12、12の中足部分12a、12aが互いに連結されて、その外側に一次巻線7pの巻線部分7p1が巻かれ、その外側に巻線部分7p2が巻かれている。そして、その外側に絶縁部材11の円筒部11aが位置し、該円筒部11aの外周に二次巻線7sが巻かれた構造を備えている。
The
このように本例では、一次巻線7pの各部(7p1、7p2)がコア12、12の外周において巻回された構成とされている。
Thus, in this example, each part (7p1, 7p2) of the primary winding 7p is wound around the outer periphery of the
尚、本例においても、端子部13、14を含む巻線部分7p1に銅箔が用いられており、その中心軸方向における長さが二次巻線7sのコイル長以上とされている。また、コア材としてニッケル系コアを用いることや、フランジ部11bのもつ意味等については前記した通りである。
Also in this example, a copper foil is used for the winding portion 7p1 including the
次に、上記(B)の構造について説明する。 Next, the structure (B) will be described.
図2に示すように、起動回路4の各出力端子を、一次巻線7pよりも巻数の少ない専用巻線7aに接続して出力電圧を昇圧することができ、起動回路4の出力電圧が専用巻線7aに印加され、専用巻線7a及び二次巻線7sの巻数比に従って昇圧された起動用信号が放電灯10に印加されて放電灯が点灯する。
As shown in FIG. 2, each output terminal of the starting circuit 4 can be connected to a dedicated winding 7a having a smaller number of turns than the primary winding 7p to boost the output voltage, and the output voltage of the starting circuit 4 is dedicated. A start signal applied to the winding 7a and boosted according to the turn ratio of the dedicated winding 7a and the secondary winding 7s is applied to the
本形態では、専用巻線7aに平角線や金属箔、薄い金属板等が使用され、上記(A1)、(A2)と同様の構成形態が挙げられる。つまり、図3乃至図6の構成との相違点は以下の通りである。 In this embodiment, a rectangular wire, a metal foil, a thin metal plate, or the like is used for the dedicated winding 7a, and the same configuration form as the above (A1) and (A2) can be mentioned. That is, the differences from the configurations of FIGS. 3 to 6 are as follows.
・巻線部分7p1が専用巻線7aに相当し、巻線部分7p2が一次巻線7pに相当すること
・専用巻線7aの端子部13、14が起動回路4の各出力端子に接続されること(専用巻線7aと一次巻線7pを接続する必要はない。)。
The winding portion 7p1 corresponds to the dedicated winding 7a, and the winding portion 7p2 corresponds to the primary winding 7p. The
このように、起動回路4の出力端子を一次巻線7pの途中に接続する必要がないので、配線処理が簡単になる。 Thus, since it is not necessary to connect the output terminal of the starting circuit 4 in the middle of the primary winding 7p, the wiring process is simplified.
尚、以上の説明では、E字ブロック状のコアを組み合わせた構成(EER)に本発明を適用した例を示したが、これに限らず各種トランスを用いた構成への適用が可能であることは勿論である。 In the above description, an example in which the present invention is applied to a configuration (EER) in which an E-shaped block-shaped core is combined has been shown. However, the present invention is not limited to this and can be applied to configurations using various transformers. Of course.
1、1A…放電灯点灯装置、3…直流−交流変換回路、4…起動回路、7、7A、7B…交流変換用トランス、7p…一次巻線、7p1…第一の巻線部分、7p2…第二の巻線部分、7s…二次巻線、7a…専用巻線、11…絶縁部材、11b…フランジ部、12…コア
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記直流−交流変換回路を構成する交流変換用トランスを設けるとともに、前記交流変換用トランスの一次巻線と二次巻線とが絶縁され、かつ前記二次巻線の両端に前記放電灯が接続された構造を有し、前記放電灯の点灯している時には前記一次巻線に一次電流が流れることで該交流変換用トランスにより変換された交流出力が前記二次巻線から前記放電灯に供給され、前記放電灯の起動時には前記交流出力に対して、該交流変換用トランスで昇圧された起動用信号が重畳されて前記二次巻線から前記放電灯に供給されること、
及び、上記交流変換用トランスの一次巻線のうち、上記起動回路の各出力端子が接続されて該出力端子の間に位置する第一の巻線部分又は該一次巻線よりも少ない巻数をもって上記交流変換用トランスに付設されて上記起動回路の出力端子が接続される専用巻線が、金属箔を用いて形成され、前記交流変換用トランスのコアを中心にして該コアの外側に巻回される
ことを特徴とする放電灯点灯装置。 A discharge lamp comprising a DC-AC conversion circuit for receiving AC input and performing AC conversion and boosting, and an activation circuit for supplying an activation signal to the discharge lamp, and controlling electric power output from the DC-AC conversion circuit In the discharge lamp lighting device that controls the lighting of
An AC conversion transformer that constitutes the DC-AC conversion circuit is provided, a primary winding and a secondary winding of the AC conversion transformer are insulated , and the discharge lamp is connected to both ends of the secondary winding. has a structure, supplied to the discharge lamp converted AC output by the AC conversion transformer by primary current flows in the primary winding from the secondary winding when lit the discharge lamp is, with respect to the AC output at the time of startup of the discharge lamp, the starting signal boosted by the AC conversion transformer is supplied to the discharge lamp from said secondary winding are superimposed,
And among the primary windings of the transformer for AC conversion, each output terminal of the starting circuit is connected, and the first winding part located between the output terminals or the number of turns less than the primary winding A dedicated winding attached to the AC conversion transformer and connected to the output terminal of the starter circuit is formed using a metal foil and wound around the core of the AC conversion transformer around the core. that <br/> discharge lamp lighting device, characterized in that.
上記第一の巻線部分又は上記専用巻線の中心軸方向における長さが、上記交流変換用トランスの二次巻線のコイル長以上である
ことを特徴とする放電灯点灯装置。 In the discharge lamp lighting device according to claim 1 ,
The discharge lamp lighting device, wherein a length of the first winding portion or the dedicated winding in a central axis direction is equal to or longer than a coil length of a secondary winding of the AC conversion transformer.
上記交流変換用トランスのコア材としてニッケル系コアを用いた
ことを特徴とする放電灯点灯装置。 In the discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2 ,
A discharge lamp lighting device using a nickel-based core as a core material of the AC conversion transformer.
上記交流変換用トランスの一次巻線と二次巻線との間に配置される絶縁部材の端部にフランジ部を設けた
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
In the discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3 ,
A discharge lamp lighting device, wherein a flange portion is provided at an end portion of an insulating member disposed between a primary winding and a secondary winding of the AC conversion transformer.
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