JPH0232509A - 一体の安定用インダクタを有するランプ用安定器の漏洩制御型変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はガス放電ランプ用安定器に関し、更に詳しくは
複数のガス放電ランプを駆動する安定器に関する。

ガス放電ランプはある特殊な電気的特性を存する電気素
子である。特に、ガス放電ランプは負インピーダンス特
性を有する。すなわち、ガス放電ランプのアークが一度
発生すると、放電媒体を通る電流が増大し、ランプ電極
間の電圧降下は低減する。従って、安定器回路の構成要
素として電流を制限する手段を備えることが必要である
。電流制限手段が設けられていない場合には、一般にラ
ンプが不良になったり、変圧器が焼損することになる。

負インピーダンス特性のために、複数のガス放電ランプ
を並列に動作させることは好ましい特徴ををしているに
も関わらず一般に妨げられている。

複数のガス放電ランプを並列に動作させようとした場合
、一般に１つのランプのアークが最初に発生し、その結
果並列ランプ回路の両端間の電圧が低下する。これによ
り、並列ランプ回路に供給される全ての電流が、最初に
動作したランプに流れることとなり、その結果並列ラン
プ回路の内の１つのランプのみが起動され、残りの全て
は点灯されない。明らかに、このような動作は許容でき
るものではない。従って、複数のガス放電ランプを直列
にして動作させることがより望ましいとされている。し
かしながら、高い周波数（２０キロヘルツ以上）でガス
放電ランプを直列にして作動させると、ランプと周囲の
アース面との間に容量結合が発生する結果となる。この
容量結合によってランプのガラス管を介してかなりの漏
洩電流が流れることになる。この現象は、直列ランプ回
路に沿って生じる大きな電圧降下がランプとアースとの
間にかなりの電位差を発生するので、この直列接続され
たランプでは一層著しい。

この直列ランプ動作に必要な高い電圧による他の欠点は
全てのランプを点灯するのに必要な電圧によって危険な
状態が発生することである。ランプの１つをソケットか
ら取り外すとき、ランプの取外しによって電流の流れが
遮断されるので、高圧側のソケットの電圧が直列ランプ
回路の両端間の起動電圧に等しくなる。従って、直列ラ
ンプ回路中の単一のランプを取り外すと、ランプのソケ
ットに危険な電圧が発生することになる。この直列ラン
プ回路における高電圧を避けるためには、複雑で高価な
制御装置を使用することがしばしば必要である。これに
比し並列ランプの回路構成においては、ランプのソケッ
トに現れる最大電圧は１つのランプを点灯するのに必要
な電圧であり、これは通常問題ない。従って、前述した
起動時の問題を克服する方法が見つけられれば通常は並
列ランプ動作の方が好ましい。この問題は、放電ランプ
を変圧器に接続するための「隔離式直列」構成（第６図
参照）を使用することによって対処することができる。

この構成については後で詳細に説明する。

本願は複数のガス放電ランプに電力を供給するための改
良された「隔離式直列」安定器回路の設計に主に関係し
ている。また、安定器回路の設計によってはランプ起動
手段が備えられていることが認められる。しかしながら
、ここの説明では一般に既に起動されたランプを駆動す
る際の問題を対象とする。従って、ランプ起動手段につ
いては本技術分野に専門知識を有する者にとって明らか
であると想定して、本願においては詳細に図示または説
明しない。

上述したように、ガス放電ランプ用安定器回路には電流
制限手段を備えることが必要である。抵抗性の電流制限
手段は安定器回路の動作効率を低下させるので、電流制
限手段は典型的にはインダクタンスの形式のものである
。インダクタのりアクタンスは直列接続されたランプを
通る電流の流れを制限する。更に、ガス放電ランプ用の
典型的な電子的安定器回路は、入力電圧を昇圧し、且つ
電圧源をランプから隔離する変圧器を有している。

直列ランプ動作および並列ランプ動作の両方に関連する
問題に鑑み、並列ランプ動作の利点を直列ランプ動作の
起動の利点と組合せながら、それぞれの欠点を最小にし
たいくつかの構成が提案されている。提案された構成の
多くは多数の外部インダクタを有する複雑な磁気回路を
使用している。

これらの回路のいくつかについて以下に簡単に説明し、
また後で本発明の詳細な説明に関連して詳細に説明する
。

第２図に示す１つの提案されたガス放電ランプ用安定器
回路は単一の二次巻線を有する隔離変圧器を使用してい
る。放電ランプは２つの別々の結合されていないインダ
クタを介して隔離変圧器の二次巻線の両端間に実質的に
並列に接続されている。各インダクタは接続されている
ランプの電流を別々に制限する。この回路構成は漏洩電
流を低減するが、インダクタの損失を補償するために安
定回路のボルト・アンペアを増大することが必要である
という欠点を有している。更に、この回路構成において
は、各ランプは別々のインダクタを必要とし、安定器回
路の大きさおよび価格が増大する。

第３図に示す他の提案されたガス放電ランプ用安定器回
路は単一の二次巻線を有する変圧器を使用している。ラ
ンプは電流制限用のインダクタおよび「電流分配用のイ
ンダクタ」を介して二次巻線の一端に接続されている。

比較的小形の電流分配用インダクタは２つのランプを通
る電流を平衡させるように設計されている。しかしなが
ら、電流分配用インダクタはランプ間の電圧差が小さい
とき以外は飽和を起こす。更に、電流分配用インダクタ
は電流制限用インダクタよりも小さいけれども、それで
も回路の大きさ、重量および価格を増大させる。更に、
第３図の回路は電流制限用インダクタおよび電流分配用
インダクタにおける損失を克服するために従来の直列ラ
ンプ動作よりも更に多くのボルト・アンペアの合計値を
必要とする。最後に、この電流分配用インダクタの概念
を３つ以上のランプを含む回路に適応することは困難で
ある。

本発明で対象とするガス放電ランプ用安定器回路の問題
に対する第３の提案された解決法は「隔離式直列」構成
に接続した変圧器を利用するものである。この構成が第
４図に示されている。複数のガス放電ランプを駆動する
ためのこの隔離式直列安定器回路は少なくとも３つの脚
部を有する多脚変圧器コアを有している。一次巻線およ
び少なくとも２つの二次巻線が変圧器の別々の脚部に配
設される。各ガス放電ランプはそれれぞれの二次巻線の
両端間に接続されている。更に、隔離式直列構成に接続
した変圧器はガス放電ランプのフィラメント電極を加熱
するために二次タップのような手段を有していることが
好ましい。この隔離式直列安定器回路は、追加の各ラン
プ用に変圧器の脚部をそれぞれ追加して、対応する二次
巻線を設けることによって３つまたはそれより多くのガ
ス放電ランプを同時に駆動するように容易に拡張するこ
とができる。以下に更に詳しく説明するように回路の磁
気特性のために、隔離式直列構成は直列ランプ動作およ
び並列ランプ動作の両者のそれぞれの欠点を少なくして
直列および並列ランプ動作の両者のほぼ全ての利点を達
成する。従って、隔離式直列構成は多数のガス放電ラン
プを駆動するための望ましい方式である。

隔離式直列安定器回路の設計は多くの要因によって複雑
化している。第１に、安定器の変圧器は通常人力信号を
昇圧して、ガス放電ランプを駆動するのに充分な電圧を
二次側に発生する。このような昇圧変圧器において最大
の効率を達成するためには、二次側および一次側の両方
における巻線の数を最小にして巻線損失を低減すること
が好ましい。しかしながら、一次巻線の数があまり少な
い場合には、変圧器のコアが飽和して、二次側の出力電
圧を制限し、またコア損失が増大する。従って、入力電
圧の所望の範囲内において変圧器の飽和を避けるために
充分な一次巻線を有することが必要である。

「隔離式直列」および他の従来の安定器回路の設計を複
雑化する第２の要因は変圧器の固有の漏洩インダクタン
スである。物理的な変圧器は通常並列磁化および直列漏
洩インダクタンスを有する理想的な変圧器としてモデル
化されている。従来の安定器の変圧器における漏洩イン
ダクタを量子化する際に遭遇する困難さのために、一次
側および二次側をできるだけ密に結合することによって
漏洩インダクタンスの影響を制限することが望ましいも
のであった。最も密な結合は一次側および二次側をコア
の同じ脚部に巻回した場合に得られる。しかしながら、
コアの同じ脚部に一次側および二次側を巻回することは
２つ以上の二次側を必要とする回路においては製造上の
欠点および電気的欠点がある。まず機械的には、複数の
二次巻線を一次巻線と同じ脚部上に巻回することがきわ
めて困難なことである。電気的には、漏洩磁束の量が一
次側から特定の二次側を分離する巻線を追加する毎に増
大し、このため予想し得ない不平衡な二次電圧が発生す
ることである。

最後に、以下の説明から容易に明かなように、隔離式直
列構成の変圧器の出力電流は前述した漏洩インダクタク
スによって本来制限されるものである。しかしながら１
．この漏洩インダクタンスは従来容易に制御し得るもの
と考えられていなかった。従って、用途によっては、電
流制限用インダクタンスが隔離式直列構成の変圧器の出
力に設けられていた。この変圧器の電流制限用インダク
タンスは別の回路部品であってもよいし、または変圧Ｓ
’ｔＲ造の中に集積化されたものであってもよい。

安定器のこのインダクタを変圧器の構造中に集積化する
１つの方法は「ギャップ付き脚部」を利用することであ
る。この「ギャップ付き脚部」を有する変圧器の動作に
ついては第５図を参照して後で詳細に説明する。

ギャップ付き脚部および外部のインダクタは両方とも欠
点を有している。外部のインダクタは寸法の大きい高価
な追加の素子であり、各ランプ毎に別々のインダクタを
設けることが必要な場合には特に不利である。ギャップ
付き脚部は理想的な安定器用のインダクタであることが
わかっているが、変圧器の製造を複雑にし、高価にする
。従って、ギャップ付き脚部を有する変圧器または外部
インダクタの固有の欠点を有しない複数ランプ用安定器
回路の隔離式直列構成の変圧器に出力インダクタンスを
設けることが有利である。

磁気学における最近の進歩によって変圧器の漏洩特性を
量子化し、漏洩現象を変圧器の寄生パラメータとしてで
はなく設計パラメータとして利用できるようになった。

漏洩インダクタンスの値はカリフォルニア州バサディナ
のカリフォルニア工科大学のＡ、ダジャール（Ａ、Ｄａ
ｕｊａｈｒｅ）の１９８６年の博士論文［磁気回路にお
ける漏洩現象のモデル化および評価（Ｍｏｄｅｌｉｎｇ
　ａｎｄ　Ｅｓｔｌｍａｔｉｏｎ　ｏｒＬｅａｋａｇｅ
　ＰｈｅｎｏＩＩｅｎａ　ｉｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃ
１ｒｃｕｉｔｓ　）　Ｊにおいていくつかの簡単な事例
に対して導き出された式を使用して変圧器のコアおよび
巻線の構成から計算することができる。

発明の概要 要約すると、本発明は蛍光ランプ用の安定器に必要な全
ての磁気機能を１つの標準的な磁気コア中に集積化する
手段を意図している。単一のコアを使用して、「隔離式
直列」構成の多数のランプを動作させる安定器に隔離、
昇圧、安定化、力率補正およびカソード加熱の各機能を
行わせる。隔離式直列構成は、各負荷の一端をアースに
接続できるようにしながら、２つ以上のの負荷を接続す
るように磁気手段を使用している。単一の標準的なコア
を使用することは安定器の価格を低減することになり、
市場における競争力を高めることになる。

更に具体的に云うと、本発明の１つの好適な態様におい
ては、３つの脚部を存する単一の変圧器コアが使用され
る。一次巻線により変圧器が電源から駆動される。一次
巻線は変圧器の３つの全ての脚部上に連続的に巻回され
ている。二次巻線は変圧器の脚部の２つに設けられ、ガ
ス放電ランプの駆動に用いられる。安定用インダクタン
スは変圧器の第３の脚部上に一次巻線を巻回することに
よって設けられている。安定用インダクタンスの値は、
二次巻線を設けていない変圧器脚部上の一次巻線の巻数
に直接関係する。こうして得られた変圧器には、インダ
クタンスの値を直接計算して注意深く制御し得る安定用
インダクタが完全に集積化されている。

本発明の目的は、漏洩インダクタンスを正確かつ精密に
制御することができる隔離式直列安定器用変圧器を提供
することにある。

本発明の他の目的は、一次巻線をコイルの一次側および
二次側脚部間で分配することによって漏洩インダクタン
スが制御される隔離式直列安定器用インダクタを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、一次巻線をコイルの一次側および
二次側脚部の間で分配することによって精密に制御され
た変圧器の漏洩インダクタンスにより電流制限機能が行
われる隔離式直列安定器用インダクタを提供することに
ある。

本発明の他の目的は、単一の磁気変圧器コアによって隔
離、昇圧、力率補正、カソード加熱および精密に制御可
能な電流制限機能が行なわれるようにした、隔離式直列
構成の１つ以上のガス放電ランプを駆動するための安定
器回路を提供することにある。

本発明の新規な特徴は特に特許請求の範囲に記載しであ
るが、本発明自身はその構成および動作方法について本
発明の他の目的および利点とともに添付の図面を参照し
た以下の説明からよりよく理解されよう。

図面を参照した発明の詳細な説明 第１図は直列接続の複数のランプ用の安定器回路の概略
回路図である。電源２６が入力端子１２および１４に接
続され、隔離変圧器２８の一次巻線１６を駆動する。隔
離変圧器２８の二次巻線１８は安定用インダクタ２０を
介して蛍光ランプ２２ａ、２２ｂおよび２２ｃに直列に
接続されている。フィラメント加熱用巻線２４ａ、２４
ｂ、２４ｃおよび２４ｄが電流をカソード・フィラメン
ト３０に供給するように隔離変圧器２８に設けられてい
る。

第１図に示すような直列接続の複数のランプ用の安定器
においては、１つのランプ２２ｃのみがアースに接続さ
れている。このような直列接続されたランプを起動する
のに必要な電圧は極めて高いものである。従って、これ
らの高電圧により生じる危険な状態から保護するために
複雑な制御回路が必要である。更に、このような直列接
続されたランプ用の安定器は０．９以上の力率を達成す
るのに別の制御回路を必要とする。これはこの種の多く
のランプ用安定器回路の設計要求条件である。最後に、
このような直列ランプ回路においては、特に高い周波数
で動作させる回路においては、漏洩電流がランプ２２ａ
、２２ｂおよび２２ｃのガラス管を介してアースに容量
結合される。

この直列ランプ動作に伴なう欠点のいくつかを克服する
ためには、ガス放電ランプを並列に接続することができ
る。第２図は別々の電流制限用インダクタを使用して並
列ランプ動作を達成したガス放電ランプ用の安定器回路
の一形態を示している。交流電力は変圧器のコア１５０
上に設けられた一次巻線１３０に供給される。コア１５
０上に配設され、従って一次巻線１３０に磁気的に結合
されている二次巻線１４０はランプ１１０および１２０
のフィラメント１１４および１２４の一端に接続され、
またインダクタ用コア１５２ａおよび１５２ｂ上の巻線
１５３ａおよび１５３ｂに接続されている。ランプ１１
０用の電流制限用インダクタはギャップ１５４ａを有す
るコア１５２ａおよび導電性巻線１５３ａから構成され
ている。

このインダクタはランプ１１０の電流を制限するように
作用する。同様に、ランプ１２０はギャップ１５４ｂを
有するコア１５２ｂおよび導電性巻線１５３ｂから構成
される電流制限用インダクタに直列に接続されている。

従って、各ランプは別々の電流制限用インピーダンス素
子に接続されている。この構成は漏洩電流を低減するが
、安定器回路のボルト・アンペア要求条件を増大させて
、複数ランプ用安定器に伴なう価格および性能に関する
利点の多くをそこなう。また、前に述べた理由のために
、第２図の並列ランプ回路におけるランプの起動は第１
図の直列ランプ回路におけるランプの起動よりも難しい
ことに注意されたい。

並列ランプ回路におけるインダクタに対する寸法につい
ての要求条件を低減するために、安定用すなわち電流制
限用インダクタの１つを比較的小さい電流分配用インダ
クタに置き換えることができる。この場合、第３図に示
すように、単一の主安定用インダクタと、２つのランプ
を流れる電流が平衡するように設計されている小さな電
流分配用インダクタとが使用される。したがって、第３
図において、ギャップ１５４を有するコア１５２および
巻線１５３から構成される安定用すなわち電流制限用イ
ンダクタはその一端で変圧器の二次巻線１４０と直列に
接続されている。この直列接続された電流制限用インダ
クタの他端は電流分配用インダクタのコア１７０上の巻
線対の中央タップに接続されている。この中央タップは
２つの巻線１７１．１７２の一部であり、２つの巻線は
図示のように磁気的に結合されている。巻線１７１およ
び１７２の他端はそれぞれランプ１１０および１２０の
フィラメント１１２および１２２に接続されている。更
に、ランプフィラメント１１４および１２４の一端は図
示のように変圧器の二次巻線１４０にそれぞれ接続され
ている。この第３図の構成においても欠点がある。すな
わち、電流分配用インダクタはランプ間の電圧差が小さ
いときのみ飽和せずに動作する。また、この構成は３つ
以上のランプを駆動するための安定器回路に拡張するこ
とが困難である。

上述のような並列ランプ動作および直列ランプ動作の両
方に関連する欠点を克服する１つの方法は隔離式直列構
成を使用することである。第４図はその例を示し、第４
図には、脚部２０９．２０５および２０７を有し、それ
ぞれの脚部上に一次巻線１３０および二次巻線１４１お
よび１４２を設けた変圧器コア２００が示されている。

二次巻線１４１の両端はランプ１１０のカソード１１２
および１１４の対応する端にそれぞれ直接接続されてい
る。同様に、二次巻線１４２の両端はランプ１２０のカ
ソード１２２および１２４の対応する端にそれぞれ直接
接続されている。従って、ランプ１１０および１２０は
それぞれ二次巻線１４ｌおよび１４２の両端間に直接接
続されている。

第４図の安定器回路はランプを電気的に直列に動作させ
るが、同時に各ランプ隔離された巻線から動作させるよ
うに設計されており、このため「隔離式直列」安定器回
路と称されている。一次側の脚部２０９の磁束の大きさ
は二次側の脚部２０５および２０７の磁束の和に等しい
。各巻線に発生する１ターン当りの電圧はその巻線を通
過する磁束の時間微分に比例するので、１ターン当りの
一次電圧は１ターン当りの２つの二次電圧の和に比例す
ることがわかる。従って、ランプ負荷は実効的に個々の
隔離された巻線に直列に接続されているので、二次側に
現れる最も高い電位は単一のランプの両端間の電圧降下
である。これにより直列接続された複数のランプの構成
において発生する漏洩電流が低減される。また、適当な
位相関係を観察することによって、電圧降下を増大する
ことなく希望によりランプの一端を一緒に共通点に接続
することが可能である。変圧器の各二次側脚部の磁束は
電流が二次コイルに流れるときの逆の磁束と対抗する。

１つのランプが点灯して、その抵抗が低減し始めると、
二次側脚部の実際の磁束が低減し、また二次電圧も低減
して、出力電流を制限する。更に、１つのランプが点灯
して、そのランプを駆動する二次側脚部の実際の磁束が
低減すると、他の二次側脚部の磁束が増大して、第２の
ランプの両端間の電圧を増大する。このように隔離式直
列構成の変圧器は並列構成におけるような低い出力電圧
を発生すると共に、直列構成におけるような起動の際の
利点をも有する。

しかしながら、上記の隔離式直列構成の変圧器はその出
力電流が制限されるけれども、その出力インダクタンス
は放電ランプによってはそのランプに使用するのに適切
でないことがある。別個の出力インダクタを付加するこ
となく適切な出力インダクタンスを得るために、変圧器
の漏洩インダクタンスを量子化して制御し得る適切な構
成を見つけることができる場合には、その変圧器の漏洩
インダクタンスを使用することができる。どの変圧器も
漏洩インダクタンスを有している。漏洩インダクタンス
は二次巻線と鎖交しない一次巻線の磁束を表している。

漏洩インダクタンスを量子化して制御することの困難さ
のために、変圧器の設計者は従来漏洩インダクタを最小
にしようとしていた。従って、変圧器は一次巻線および
二次巻線が同じスペースを可能な限り占有するように通
常巻回されていた。実際、これは変圧器の同じ脚に両巻
線を設けることを意味している。

前に述べたように、ランプ安定器は典型的には２つの主
要な磁気部品、すなわち電圧を昇圧するための隔離変圧
器および安定用素子として作用する安定用インダクタを
必要とする。安定用インダクタはランプへの電流を制限
する素子であり、従って典型的には二次巻線に直列に設
けられる。

実際に、大きな外部インダクタを有する安定器回路に使
用される漏洩の少ない変圧器を作ることに多大の努力が
払われている。このような安定器回路を設計する主な理
由は変圧器の漏洩インダクタンスを特徴付けること、す
なわち量子化することが困難なためであった。従って、
漏洩インダクタンスは設計パラメータとして使用するこ
とはできなかった。しかしながら、漏洩現象をモデル化
し分析することが進んで、変圧器の漏洩インダクタンス
を設計パラメータとして使用して安定器回路を設計する
ことが可能になっている。従って、変圧器の漏洩インダ
クタンスを使用することにより外部の電流制限用インダ
クタを安定器の変圧器に集積化することが好ましい。

電流制限用インダクタンスを変圧器に集積化することは
、第５図に示すように「ギャップ付き脚部」３３を有す
る隔離変成器３１を設けることによって達成される。電
源２６は隔離変成器３１の一次巻線２９を駆動する。二
次巻線３２ａ、３２ｂおよび３２ｃは変圧器２８のコア
の二次側脚部上に巻回され、それぞれランプ２２ａ、２
２ｂおよび２２ｃを駆動する。二次巻線のタップ３５か
らの電流はカソード・フィラメント３０を加熱する。ギ
ャップ付き脚部３３は電流制限用すなわち安定用インダ
クタとして作用し、ランプ２２ａ１２２ｂおよび２２ｃ
に供給される電流を制限する。

ギャップ付き脚部３３は二次側の磁束に対する代わりの
通路を構成することによって二次電流を制限する。通常
、二次側の磁束はギャップ付き脚部を容易に通過しない
。これはギャップが実質的に磁気抵抗として作用すると
ともに、変圧器の二次側を通る磁気抵抗の低い別の磁束
通路があるからである。しかしながら、ランプ２２ａ、
２２ｂおよび２２ｃが一旦点灯して、電流が流れ始める
と、ランプの抵抗は低下し始め、一定の二次出力電圧を
維持するために必要な二次電流を増大する。

この増大する二次電流は二次巻線が設けられている変圧
器コアの脚部に逆の磁束を形成し、従って二次側の通路
の磁気抵抗を増大することによってその脚部における正
味の磁束を低減する。二次側通路の磁気抵抗が増大する
ので、二次側通路における正味の磁束が低減し、ギャッ
プ付き脚部３３を通る正味の磁束が増大する。二次側脚
部における正味の磁束が低下すると、二次巻線の両端間
の電圧が低下し、これによりランプの電流を制限する。

すなわち、ギャップ付き脚部は外部の電流制限用インダ
クタと同じ機能を実質的に達成する。

しかしながら、以下に更に詳細に説明するように、ギャ
ップ付き脚部は電流制限用インダクタンスを集積化する
問題に対する理想的な解決方法ではない。

ギャップ付き脚部を有する変圧器に代わるものとして、
本発明は漏洩インダクタンスを有利に利用して電流制限
機能を備える隔離式直列構成の変圧器を形成する方法に
関する。第６図および第７図は漏洩磁束（すなわち、二
次巻線と鎖交しない一次側磁束）が変圧器巻線を適当に
形成することによって制御される様子を示している。第
６図に示すように、電源２６は隔離変圧器３７の一次巻
線３４を駆動する。φｌは変圧器３７の中央脚部３８に
形成される磁束を示す。この磁束は二次側脚部４０ａお
よび４０ｂの間で分割され、それぞれ二次コイル３６ａ
および３６ｂを駆動する。二次側脚部４０ａの磁束はφ
２で示され、別の二次側脚部４０ｂの磁束はφ３で示さ
れている。しかしながら、一次巻線によって発生された
磁束は全て二次脚部４０ａおよび４０ｂに導かれるもの
ではない。二次側脚部４０ａおよび４０ｂに導かれない
磁束φ１の一部はφ４として示す漏洩磁束である。

物理的な変圧器は漏洩磁束を導く高い磁気抵抗を有する
余分な脚部を有するものとしてモデル化することができ
ることは第６図および第７図から明らかである。第４図
に示すようなギャップ付き脚部を有していない変圧器に
おいて、この「漏洩脚部」の磁気抵抗は変圧器の構成に
複雑に関係する。ギャップ付き脚部を設けることによっ
て比較的低い磁気抵抗を有する磁路が漏洩磁束に提供さ
れる。ギャップ付き脚部を有する変圧器において（第５
図）、漏洩磁束の通路の磁気抵抗はギャップ付き脚部の
磁気抵抗にほぼ等しい。従って、ギャップ付き脚部が長
ければ長いほど、漏洩脚部の磁気抵抗は低くなる。

第４図および第５図を参照して説明したように、電流が
二次側に流れると、二次側脚部に生じる反対の磁束が二
次側脚部の正味の磁束を低減させ、漏洩磁束を増大させ
る。逆の磁束は二次巻線に生じる電流に正比例するので
、逆の磁束の発生を助けるものが出力電流を制限するよ
うに作用する。

類推によると、漏洩磁束通路はインダクタとして作用し
て、変圧器の電流出力を制限する。漏洩磁束通路の磁気
抵抗の減少は出力インダクタンスを増大することになる
。

ギャップ付き脚部を有する変圧器において、ギャップ付
き脚部は漏洩磁束通路として作用する。

ギャップ付き脚部が長ければ長いほど（即ち、ギャップ
が短いほど）漏洩磁束通路の磁気抵抗は低下する。ギャ
ップ付き脚部は漏洩インダクタンスを増大するように作
用し、変圧器の二次側に逆の磁束を形成するのを助ける
ことによって出力電流を制限する。従って、第５図の変
圧器のギャップ付き脚部によって形成される漏洩インダ
クタンスの値はその脚部の磁気抵抗に反比例する。脚部
の漏洩インダクタンスはギャップが小さくなるほど増大
するので、漏洩インダクタンスはギャップがなくなった
場合に最大となる。逆に、漏洩インダフタの値はギャッ
プが大きくなるに従って低下する。第６図の変圧器の漏
洩インダクタンスは、第６図では第５図のギャップが変
圧器の全体にわたって延びていると考えられるので、第
５図のギャップ付き脚部を有する変圧器の漏洩インダク
タンスよりもかなり小さい。漏洩インダクタンスを更に
最小にするためには、一次側および二次側の間の結合を
増大することが必要である。このような変圧器の１つの
例は一次巻線および二次巻線を同じ脚部上に巻回した前
に述べた変圧器である。

第７図は隔離式直列構成の変圧器の動作に適切な、一次
側および二次側を密に結合する別の方法を示している。

変圧器３７の一次巻線は、一次巻線３４によって形成さ
れる実質的に全ての磁束が二次巻線３６ａおよび３６ｂ
に鎖交するために二次巻線と同じ脚部４０ａおよび４０
ｂ上に連続的に巻回されている。変圧器３７において、
漏洩磁束は二次巻線に形成される電圧を制限せず、漏洩
インダクタンスが実質的にゼロに低減するので、出力電
流を制限するために外部インダクタンスを増大すること
が必要である。

第５図、第６図および第７図の変圧器は「隔離式直列」
構成に形成され、すなわち二次出力巻線の各々が別々の
変圧器脚部を占有している。隔離式直列構成は並列ラン
プ動作の利点と直列ランプ動作の利点とを併せ持つので
魅力的である。隔離式直列構成および並列構成の両方の
利点はどのランプもアースに対して浮動状態でないこと
である。

従って、いずれかのランプがそのソケットがら取り外さ
れたとき、開放した端子とアースとの間の電圧は１つの
ランプ電圧以下である。隔離式直列構成の動作上の利点
はランプの各々が別々の二次コイルから駆動され、並列
ランプ構成のガス放電ランプを起動する際に通常遭遇す
る前述した欠点を除去できることである。しかしながら
、変圧器が第５図および第６図に示すように巻線されて
いる場合には、一次巻線および二次巻線と鎖交しない漏
洩磁束はランプへの二次電流を低減し、その結果ランプ
からの出力を低減することになる。従って、これはガス
放電ランプ用安定器回路において隔離式直列構成の変圧
器を動作させる好適な方法ではない。

第６図および第７図に示す隔離式直列構成は直列ランプ
構成または並列ランプ構成のものにおいて以前に得られ
なかった利点を提供している。第６図および第７図の隔
離式直列構成に固宵の漏洩磁束は第５図におけるような
「ギャップ付き脚部」を設けることによって出力電流を
制限するのに有利に使用することができる。しかしなが
ら、ギャップ付き脚部における漏洩磁束はランプ構成に
よってはあまりにも大きすぎることがある。更に、ギャ
ップ付き脚部を使用することはこのような変圧器の設計
および製造の複雑さおよび価格を増大する。漏洩磁束を
設計パラメータとして使用して変圧器を設計し製造する
復雑さは、変圧器のコアの変化が任かであってそれが漏
洩に及ぼす影響を予測することが困難なことから生ずる
ものである。

従って、このような設計は通常高価で、時間のかかる試
行錯誤の方法によって達成され、その結果の設計は厳し
い製造許容差を要求する。更に、ギャップ付き脚部を追
加することは漏洩インダクタンスを増大するのみである
ので、特定の構成の変圧器で一定値を超えた漏洩インダ
クタンスを低減することは不可能である。これらのこと
を考慮して、多くの設計者は漏洩インダクタンスを設計
パラメータとして使用することによって得られる利点は
設計および製造の困難さに比べれば大したことではない
と感じている。

本発明においては、隔離式直列構成の変圧器の漏洩イン
ダクタンスは隔離式直列構成の変圧器の出力に出力イン
ダクタンスを構成するように量子化し制御することがで
きるように利用されている。

第６図および第７図から、漏洩インダクタンスは大きく
制御することができることが明らかである。

変成器が第６図および第７図に関連して前述した２つの
構成の組合せを使用して巻線された場合、漏洩インダク
タンスの値はどのような値でも脚部当りの一次巻線の巻
数を適当に分割または分配することによって得ることが
できる。

第８図は本発明の好適実施例を示す図であり、同図にお
いて、一次巻線３４は変圧器コア３７の中央の脚部３８
上だけでなく二次巻線用の脚部４０ａおよび４０ｂ上に
も分配して設けられている。

二次巻線３６ａおよび３６ｂはそれれぞれの脚部４０ａ
および４０ｂ上に配設されている。ＮＰ１は脚部４０ａ
および４０ｂ上の一次巻線の巻数を表す。ＮＰ２は中央
の脚部３８上の一次巻線の巻数を表す。Ｎｓは脚部４０
ａおよび４０ｂ上の二次巻線の巻数を表す。

本技術分野に専門知識を有する者によって認めらるよう
に、特定の漏洩インダクタンスを達成するために要求さ
れる中央脚部３８上の一次巻線の巻数ＮＰ　２はコアの
寸法、コアの材料および変圧器を動作させる環境（例え
ば、空気または油）などのいくつかの要因の複雑な関数
である。しかしながら、特定のコアおよび動作環境に対
しては、所望のインダクタンスを達成するように要求さ
れる巻数は以下に説明するように計算される。多くの場
合、変圧器の大きさおよび構成のようなパラメータはラ
ンプの動作環境および電気的特性とともに、設計者がこ
れらの変数を変更することを規制する基弗によって記述
される。従って、これらの変数は固定されているものと
仮定してもよい。

上述した変数が固定されているものと仮定して、所望の
漏洩インダクタンスを得るように第８図に示す変圧器の
巻線を決定するのに、必要な安定用インダクタンスがラ
ンプの特性インピーダンスから計算される。変圧器の巻
数比はランプの電圧条件および使用する電圧源の電圧か
ら計算される。

変圧器の巻数比および必要な安定用インダクタンスの知
忠から、中央脚部３８上の巻数は容易に計算される。上
述したように、安定用インダクタンスは典型的には外部
のインダクタによって提供される。しかしながら、本発
明においては、外部の安定用インダクタの必要性は二次
出力に反映される変圧器の漏洩インダクタンスを使用す
ることによって除去されている。正しいインダクタンス
を二次出力に反映させるに必要な一次漏洩インダクタは
変圧器の巻数比から計算される。Ｎを二次巻線の巻数と
して、必要な巻数比が１／Ｎであり、Ｌ２が必要な安定
用インダクタンスと仮定した場合、必要な一次インダク
タンスＬ１はＬ２／Ｎ２にほぼ等しい。必要な一次イン
ダクタンスＬ１が計算されると、必要な漏洩インダクタ
ンスを達成するに必要な巻数ＮＰ２はＬｌがＮＰ　２２
に比例することから計算される。変圧器の脚部４０ａお
よび４０ｂ上の巻数ＮＰＩは漏洩インダクタンスに対し
てほとんど寄与しない。これはそれらの巻線が二次巻線
に直接的に結合されているからであり、従ってそれらの
寄与分は無視することができる。

特定の入力電圧およびコア材料の場合の変圧器の飽和を
避けるために必要な一次巻線の全巻数ＮＰは周知のよう
に計算される。変圧器の飽和を避けるのに必要な一次巻
線の全巻数ＮＰおよび必要な漏洩インダクタンスを変圧
器の出力に反映させるに必要な変圧器脚部３８上の巻数
Ｎ（−２がわかったので、二次巻線用の脚部の各々に配
設される一次巻線部分の巻数ＮＰ１を次式から決定する
ことができる。

ＮＣＮＰ　　Ｉ　　−ＮＰ　　　ＮＰ　　２ここにおい
て、ＮＣは変圧器の二次巻線用の脚部の数に等しい変圧
器コアの定数である。

本技術分野に専門知識を有する者に周知であるように、
電子的安定器は０．　９より大きい力率を有することが
必要である。この力率を達成するために、力率補正巻線
として作用する余分な巻線を第８図の変圧器コアに追加
することができる。このような巻線は、変圧器の全ての
３つの脚部上の一次巻線に重ねて追加の巻線を巻回する
ことによって達成される。これは第９図において一次巻
線（ＮＰ　＋およびＮＦ２）に重ねて設けられている力
率補正巻線５２として示されている。

第１θ図は２つの３４ワツトの蛍光ランプ２２ａおよび
２２ｂを駆動する安定器回路を示している。交流電源５
６は通常の全波整流ブリッジ５０を駆動し、このブリッ
ジ５０は直列接続されたダイオードＤ２およびコンデン
サＣ１と並列に接続されている。力率補正巻線５２はダ
イオードＤ１を介してコンデンサＣ１を整流された線路
電圧ｖＬの半分の値（ＶＬ／２）まで充電する。従って
、ダイオードＤ２は整流された線路電圧がＣ１の両端間
の電圧より大きい限り逆バイアスされている。交流線路
電圧が整流された線路電圧より低くなると、コンデンサ
Ｃ１からの電荷がダイオードＤ２を介して電力回路に供
給される。この構成はブリッジ整流器のダイオードの導
通角を１２００まで実効的に増大する。また、これは回
路の力率を０．　９以上に増大させる。この力率補正方
法はＪ−Ｊ−スパングルズ（Ｊ、Ｊ、Ｓｐａｎｇｌｅｓ
）による「力率補正ＭＯＳＦＥＴ多重出力スイッチング
電源（Ａ　Ｐｏｗｅｒ　Ｆａｃｔｏｒ　Ｃｏｒｒｅｃｔ
ｉｏｎ　ＭＯＳＦＥＴ。

Ｍｕｌｔｌｌ）Ｉｓ　０ｕｔｐｕｔ　Ｓｖ！ｔｃｈｌｎ
ｇ　５ｕｐｐｌｙ）　Ｊ　、第１０回国際ＰＣＩ会報（
Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ’　ｔｈｅ　１ｏｔｈ　
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ＰＣＩ　）　、イリノイ
州シカゴ、１９８５年、１９−３２頁に記載されている
。

第１０図の回路において、制御部５５は半ブリツジ構成
に接続されている変換用電界効果トランジスタＱ１およ
びＱ２をランプが点灯するまで第１の起動周波数で駆動
し、点灯後は第２の動作周波数で駆動する。制御部５５
は半ブリツジ共振回路を制御するための本技術分野で周
知の任意の回路によって実施することができる。制御部
５５の１つの実施例は米国特許第４，６７２，５２８号
に示されている。この特許に記載されている回路は全ブ
リッジを制御するように設計されているが、第１０図の
半ブリツジ回路を制御するように適切に変更することが
できる。トランジスタＱ１およびＱ２は制御部５５によ
って決定された周波数で整流された直流電圧（ＶＬ）を
交流電圧に変換する。隔離変圧器５４は、トランジスタ
Ｑ１が制御部のアースに対して浮動状態になっているの
で、変換器の両方の脚部を制御部５５が駆動できるよう
にしている。コンデンサＣ４およびＣ５はそれぞれトラ
ンジスタＱ１およびＱ２用の、変換器の半ブリツジコン
デンサである。隔離変圧器３７の一次巻線３４（第５図
の変圧器の構造に類似している）は直流／交流変換器の
節ａおよびｂの間に接続されている。一次巻線３４は隔
離式直列構成の二次巻線３６ａおよび３６ｂを駆動する
。コンデンサＣ２およびＣ３はそれぞれ第１の起動周波
数において各ランプ２２ａおよび２２ｂの両端間の電圧
を最大にするように選択されている。

本発明の他の実施例が第１１図に示されている。

変圧器６８は交流電源２６によって駆動される一次巻線
６２を有している。一次巻線６２は変圧器脚部７０ｂお
よび７０ａ上の各巻線Ｎ６１およびｐＪｐ２を有してい
る。巻線ＮＰ１は二次コイル６６に密に結合されている
ので、巻線ＮＰ２のみが漏洩インダクタンスに寄与して
いる。

第１２図は第８図の変圧器の実施例の変形を示しており
、ここにおいて第３の二次巻線用の脚部４０ｃが変圧器
に追加されている。第３のランプが脚部４０ｃ上の第３
の二次巻線３６ｃによって駆動される。第１３図は第１
２図の変圧器を構成するに使用される変圧器コアの１つ
の実施例を示している。

本発明においては、変圧器の二次コイルに直列または並
列に接続されるランプの数を制限するものは何もないこ
とを理解されることであろう。好適実施例では各二次巻
線に１つのランプのみが接続されるが、本発明の構成は
安全性の観点から有利であるので、環境によっては二次
巻線３２ａ１３２ｂおよび３２ｃの各々に直列にまたは
並列にいくつかのランプを接続することが望ましいこと
もある。

本発明の好適実施例について図示し説明したが、本技術
分野に専門知識を有する者にとってはこのような実施例
は例にすぎないものであることが明らかであろう。本技
術分野に専門知識を有する者にとっては本発明から逸脱
することなく多くの変形、変化および置き換えを行うこ
とができるであろう。従って、本発明は特許請求の範囲
の精神および範囲によって制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は直列接続された複数のランプ用の安定器の概略
回路図である。 第２図は多数の安定用インダクタを使用した複数の並列
接続のランプ用の安定器の概略回路図である。 第３図は電流分配用インダクタを有し且つ単一の電流制
限用インダクタを使用した複数の並列接続のランプ用の
安定器の概略回路図である。 第４図は隔離式直列安定器の概略回路図である。 第５図はギャップ付き脚部による安定用インダクタを備
えた隔離式直列安定器の概略構成図である。 第６図は隔離式直列構成に接続された変圧器の概略構成
図である。 第７図は一次側と二次側の結合を増大するように一次側
を変更した隔離式直列構成に接続された変圧器の概略構
成図である。 第８図は本発明による漏洩制御型変圧器の概略構成図で
ある。 第９図は力率補正巻線を有する本発明の好適実施例の概
略構成図である。 第１０図は本発明の集積化した安定用インダクタを有す
る漏洩制御型変圧器を有する完全な安定器回路の概略回
路図である。 第１１図は本発明による２つの脚部を有する隔離変圧器
の概略構成図である。 第１２図は本発明による３つのランプを駆動するのに使
用される４つの脚部を有する変圧器の概略構成図である
。 第１３図は３つのランプを駆動するのに本発明において
使用される４つの脚部を有する変圧器コアの斜視図であ
る。 〔主な符号の説明〕 ２２ａ、２２ｂ・・・蛍光ランプ、３４・・・一次巻線
、３６ａ、３６ｂ・・・二次巻線、３７・・・変圧器コ
ア、３８・・・中央脚部、４０ａ、４０ｂ・・・二次巻
線用の脚部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．複数ランプ用安定器に使用するための隔離変圧器で
   あって、 少なくとも３つの脚部を有する多脚変圧器コアと、一次
   巻線と、複数の二次巻線とを含み、前記脚部の少なくと
   も１つは前記変圧器の漏洩脚部を構成し、残りの脚部は
   、その数をＮ＿Ｃとして、第２脚部を構成し、 前記一次巻線は前記コアの各脚部に連続的に配設され、
   且つ所定の入力電圧およびコア材料を用いた場合におけ
   る前記変圧器の飽和を避けるために必要な巻線Ｎ＿Ｐを
   有し、前記第２脚部上に配設されている一次巻線部分の
   巻線Ｎ＿Ｐ＿１および前記漏洩脚部上に配設されている
   一次巻線部分の巻数Ｎ＿Ｐ＿２は式Ｎ＿ＣＮ＿Ｐ＿１＝
   Ｎ＿Ｐ−Ｎ＿Ｐ＿２に従って決定され、 前記二次巻線が前記第２脚部上に配設されていることよ
   りなる隔離変圧器。
2. ２．前記脚部の各々上に連続的に配設されている力率補
   正巻線を更に有する、請求項１記載の隔離変圧器。
3. ３．前記漏洩脚部上に配設されている前記一次巻線部分
   がインダクタンス値Ｌ２を有する安定用インダクタを構
   成し、Ｎを二次巻線の巻数として、前記一次巻線のイン
   ダクタンスＬ１がＬ２／Ｎ＾２にほぼ等しい、請求項１
   記載の隔離変圧器。
4. ４．２つの脚部を有する変圧器コアと、一次巻線と、二
   次巻線を含み、 前記変圧器コアの第１の脚部は一次側脚部を構成し、 前記変圧器コアの第２の脚部は二次側脚部を構成し、 前記一次巻線は前記第１および第２の両脚部に連続的に
   配設され、所定の入力電圧およびコア材料を用いた場合
   における変圧器の飽和を避けるために必要な巻数Ｎ＿Ｐ
   を有し、前記二次側脚部上に配設されている一次巻線部
   分の巻数Ｎ＿Ｐ＿１および前記一次側脚部上に配設され
   ている一次巻線部分の巻数Ｎ＿Ｐ＿２は式Ｎ＿ＣＮ＿Ｐ
   ＿１＝Ｎ＿Ｐ−Ｎ＿Ｐ＿２に従って決定され、ここでＮ
   ＿Ｃは二次側脚部の数であり、 前記二次巻線が前記第２の脚部上に配設されている、複
   数ランプ用安定器に使用される隔離変圧器。
5. ５．前記第２の脚部上に配設されている前記一次巻線部
   分はインダクタンス値Ｌ２を有する安定用インダクタを
   構成し、Ｎを二次巻線の巻数として、前記一次巻線のイ
   ンダクタンスＬ１がＬ２／Ｎ＾２にほぼ等しい、請求項
   ４記載の隔離変圧器。
6. ６．前記一次側脚部および前記二次側脚部上に連続的に
   配設されている力率補正巻線を更に有する、請求項４記
   載の隔離変圧器。
7. ７．多脚変圧器コア、一次巻線および二次巻線を有する
   、複数ランプ用安定器に使用される隔離変圧器を製造す
   る方法であって、 所定の入力電圧およびコア材料を用いた場合における変
   圧器の飽和を避けるために必要な巻数Ｎ＿Ｐを有するよ
   うに前記変圧器コアの脚部の各々に連続的に前記一次巻
   線を配設し、前記変圧器の前記脚部に連続的に配設され
   る一次巻線部分の巻数Ｎ＿Ｐ＿１および前記変圧器の前
   記脚部の前記１つに配設される一次巻線部分の巻数Ｎ＿
   Ｐ＿２は式Ｎ＿ＣＮ＿Ｐ＿１＝Ｎ＿Ｐ−Ｎ＿Ｐ＿２によ
   って決定され、ここでＮ＿Ｃは前記二次巻線が配設され
   る脚部の数であり、前記変圧器の前記脚部のうちの１つ
   を除く全ての脚部に前記二次巻線を配設する各工程を含
   む隔離変圧器製造方法。
8. ８．２つの脚部を有する変圧器コア、一次巻線および二
   次巻線を有する、複数ランプ用安定器に使用される隔離
   変圧器を製造する方法であって、所定の入力電圧および
   コア材料を用いた場合における変圧器の飽和を避けるた
   めに必要な巻数Ｎ＿Ｐを有するように前記変圧器コアの
   脚部の各々に一次コイルを巻回し、前記脚部の各々に巻
   回される一次コイル部分の巻数Ｎ＿Ｐ＿１および前記脚
   部の前記１つに巻回される一次コイル部分の巻数Ｎ＿Ｐ
   ＿２は式Ｎ＿ＣＮ＿Ｐ＿１＝Ｎ＿Ｐ−Ｎ＿Ｐ＿２に従っ
   て決定され、ここでＮ＿Ｃは前記二次巻線が巻回される
   脚部の数であり、 前記脚部の１つに二次コイルを巻回する各工程を含む隔
   離変圧器製造方法。