JP4529132B2 - 多灯式放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
スイッチング手段13に対して並列に接続される各インバータトランスTR 1 〜TR n の接続態様を、インバータトランスTR 2 を例として詳述すれば次の通りである。すなわち、インバータトランスTR 2 の一次巻線Np2の一端は、バランスインダクタンス素子BI 1 の二次巻線Ws1の一端に直列に接続され、二次巻線Ws1の他端はインバータ手段12の出力端子Aに接続されている。また、インバータトランスTR 2 の一次巻線Np2の他端は、バランスインダクタンス素子BI 2 の一次巻線Wp2の一端に接続され、一次巻線Wp2の他端は、インバータ手段の出力端子Bに接続されている。図示は省略するが、インバータトランスTR 1 、TR n を除く他のインバータトランスTR 3 〜TRn-1も同様に接続されている。また、インバータトランスTR 1 、TR n の一次側配線については、それぞれTR 2 、TRn-1の一次側配線のみと結合するため、インバータトランスTR 1 の一次巻線Np1の一端が直接インバータ手段12の出力端子Aに接続され、また、インバータトランスTR n の一次巻線Npnの一端が直接インバータ手段12の出力端子Bに接続されている。
図3(a)は、バランスインダクタンス素子BI 1 の構成を模式的に示す平面図、図3(b)は、その等価回路図である。
バランスインダクタンス素子BI 1 は、2つの側脚部31、32と、両側脚部31、32の一端側を連結する連結部33と、両側脚部31、32の他端側に形成されたギャップGとを有して開磁路を形成する磁気コア30を含み、側脚部31、32には、それぞれ一次巻線Wp1および二次巻線Ws1が同一の巻数で巻回されている。以上のような構成により、バランスインダクタンス素子BI 1 は、その作用上、巻線Wp1と巻線Ws1とが密結合する連結部33側の密結合部35と、巻線Wp1と巻線Ws1とが疎結合するギャップG側の疎結合部36とに分割される。したがって、バランスインダクタンス素子BI 1 は、図3(b)に示すように、その密結合部35によって形成されるバランスコイルBC 1 と、疎結合部36に発生する漏洩インダクタンスにより各巻線Wp1、Ws1にそれぞれ形成されるインダクタLB 1 、LB 2 とを直列に接続してなる素子として機能するものである。
例えば、何らかの原因により放電灯La 1 の管電流(以下、二次側電流ともいう)が増大した場合、一次巻線Np1を流れる電流(以下、一次側電流ともいう)も増大するが、インバータ手段12によって印加される電圧は一定であり、また、上述したようにバランスコイルBC 1 のインピーダンスは見かけ上0であるため、インダクタLB 1 のインダクタンスによるインピーダンスが、一次側電流を減少させてその降下電圧を低下させるように作用し、結果として二次側の管電流の増大が抑制される。同様に、放電灯La 1 の管電流が減少すると一次側電流も減少するが、この際、インダクタLB 1 のインダクタンスによるインピーダンスは、一次側電流を増大させてその降下電圧を上昇させるように作用し、結果として二次側の管電流の減少が抑制される。ここで、インバータトランスTR 1 の巻線比(2次巻線の巻数/1次巻線の巻数)をNとし、放電灯La 1 の等価負荷抵抗をRとすれば、インバータトランスTR 1 の1次側から見た等価負荷抵抗はR/N2となるため、バラストインピーダンス素子に必要なインピーダンスは、R/N2に対して適切な値とする必要がある。
同様に、バランスコイルもインバータトランスの一次側に接続することによって、バランスコイルを二次側に接続する場合に比べて、高耐圧性の素子を使用する必要がなく、また、実用的な電流平衡化を達成するために必要なインダクタンスを小さくすることができ、素子を小型化することが可能となる。
本実施形態における放電灯点灯装置10は、バラストインピーダンス素子およびバランスコイルを、バランスインダクタンス素子BI 1 〜BIn-1として一体に形成することによって、上述した作用・効果を、より少ない部品点数にて実現することを可能にするものである。
従来の放電灯点灯装置では、いずれかのインバータトランスの二次巻線にレアショートが発生すると、その二次側回路は、放電灯およびバラスト素子のインピーダンスによらず、二次巻線のショート部分の抵抗rsが二次側に接続された状態になるため、インバータトランスに過大な電流が流れ、発煙や発火の要因となるおそれがある。このとき、インバータトランスの一次側の電圧をVp、レアショートによる負荷抵抗を一次側から見た抵抗値をrpとすれば、ショート部分での電力損失は、
P=Vp2/rp
で表される。しかし、本実施形態における放電灯点灯装置10において、例えばインバータトランスTR 1 の二次巻線Ns1でレアショートが発生したとすると、ショート部分での損失Pは、
P=rp・Vp2/((ωL)2+rp2)
となり(ただし、LはインダクタLB 1 のインダクタンス)、インダクタLB 1 のインピーダンスによって、電力損失すなわち過電流による発熱が抑制されることが分かる。
放電灯点灯装置40は、そのバランスインダクタンス素子BI’i(但し、i=1,2,・・・,n−1)のバランスコイル部分BC’iが、隣り合うインバータトランス(TRi、TRi+1)の一次側配線のうち、インバータ手段12の同一の出力端子(AまたはB)に接続するライン同士を結合している点で、放電灯点灯装置10と相違するものである。例えば、バランスコイルBC’ 1 は、インバータトランスTR 1 、TR 2 の一次側配線のうち、インバータ手段12の出力端子Bに接続するライン同士を結合し、バランスコイルBC’ 2 は、インバータトランスTR 2 、TR 3 の一次側配線のうち、インバータ手段12の出力端子Aに接続するライン同士を結合している。この場合、各バランスインダクタンス素子BI’iの一次巻線Wp’iと二次巻線Ws’iには同相の電流Iが流れるため、バランスコイルBI’ i は、そのバランスコイル部分BC’iが、図3に示すバランスコイルBC 1 とは逆の極性を有するように構成されている。このような構成によって、放電灯点灯装置40は、上述した放電灯点灯装置10と同様の作用・効果を得るものである。なお、本実施形態におけるバランスコイルBI’iにおいて、その一次巻線Wp’iおよび二次巻線Ws’iは、開磁路型の磁気コアに巻回された1つの巻線を中間タップにより分割して形成するものであってもよい。
例えば、放電灯点灯装置10、40において、インバータトランスTR 1 〜TR n の各一次巻線Np1〜Npnとインバータ手段12との間に直列にコンデンサを接続してもよい。図6に示すように、インバータ手段12の出力波形に、一方向の電圧がV、他方向の電圧がV+ΔVであるような非対称性が存在する場合、その出力電圧には、平均してΔV’(但し、ΔV’はΔVの時間平均)の直流電圧が重畳されることになる。このため、バラストインピーダンス素子がインダクタのみであると、インバータトランスTR 1 〜TR n に大きな直流電流が重畳されて、磁気飽和や効率の低下の原因となる。この際、そのバラストインピーダンス素子に対して、インバータ手段12に直列に接続されたコンデンサを付加することによって、非対称な電圧波形の直流成分をカットし、インバータトランスTRの一次巻線に印加される電圧の対称性を改善することができる。
Claims (2)
- 高周波電圧を出力するインバータ手段と複数のインバータトランスとを含み、該複数のインバータトランスの二次巻線にそれぞれ接続された複数の放電灯を点灯する多灯式放電灯点灯装置において、
隣り合う前記インバータトランスの一次側の配線間に、密結合部と疎結合部を有するバランスインダクタンス素子が設けられていることを特徴とする多灯式放電灯点灯装置。 - 前記バランスインダクタンス素子の密結合部および疎結合部は、開磁路を形成する磁気コアに巻回された一対の巻線の密結合部分および疎結合部分によってそれぞれ形成され、前記一対の巻線は、隣り合う前記インバータトランスの一次巻線にそれぞれ直列に接続されることを特徴とする請求項1に記載の多灯式放電灯点灯装置。
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