JPH08124760A

JPH08124760A - 電磁装置

Info

Publication number: JPH08124760A
Application number: JP6262982A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogasawara; 宏小笠原; Akinobu Matsuo; 晃伸松尾
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】インバータ式の放電灯点灯装置の周波数特性を
向上でき、電源のオン、オフの繰り返しや、ランプ脱
着、エミッタレス等による過渡ストレスが加えられたと
きの信頼性が向上する電磁装置を提供する。【構成】放電灯を負荷に持つインバータ点灯回路におけ
るフィルタ用のインダクタ、共振用のインダクタ、バラ
ンサ用のトランス、出力用トランスあるいは始動用パル
ス発生回路のパルストランスの高圧側コイルの巻線構造
がコイル巻線の断面において、巻回軸方向の線幅が巻回
半径方向の線幅よりも狭く、一つのコイル巻線が一層で
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電灯点灯装置に用いら
れるチョークやトランスのような電磁装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図１９は従来の放電灯点灯装置の回路図
である。この点灯装置は、ハーフブリッジ型のインバー
タ回路と昇圧型のチョッパー回路とでスイッチング素子
を兼用している。以下、その回路構成について説明す
る。ダイオードＤ₄ ，Ｄ₅ ，Ｄ₆，Ｄ₇ よりなる全波整
流器ＤＢの交流入力端子は、インダクタＬ₁ とコンデン
サＣ₀ よりなるフィルター回路を介して交流電源Ｖｓに
接続されている。全波整流器ＤＢの直流出力端子には、
チョッパー用のインダクタＬ₃ と、逆流阻止用のダイオ
ードＤ₁ を介して平滑用のコンデンサＣ₁ が接続されて
いる。コンデンサＣ ₁ には、トランジスタＱ₁ ，Ｑ₂ の
直列回路が接続されている。各トランジスタＱ₁ ，Ｑ₂
にはそれぞれダイオードＤ₁ ，Ｄ₂ が逆並列接続されて
いる。トランジスタＱ₁ の両端には、直流カット用のコ
ンデンサＣ₃ と限流及び共振用のインダクタＬ₂ を介し
て放電灯ＤＬが接続されている。放電灯ＤＬのフィラメ
ントの非電源側端子間には、共振及び予熱電流通電用の
コンデンサＣ₂ が並列接続されている。

【０００３】以下、上記回路の動作について説明する。
まず、トランジスタＱ₁ ，Ｑ₂ 、ダイオードＤ₁ ，Ｄ
₂ 、インダクタＬ₂ 、コンデンサＣ₂ ，Ｃ₃ 、放電灯Ｄ
Ｌが直列インバータ回路を構成している。トランジスタ
Ｑ₁ ，Ｑ₂ は高速度で交互にオン、オフされる。平滑コ
ンデンサＣ₁ の直流電圧は、トランジスタＱ₁ ，Ｑ₂ で
高周波的にスイッチングされ、放電灯ＤＬに高周波電力
が供給される。次に、トランジスタＱ₂ とダイオードＤ
₁ 及びインダクタＬ₃ は、チョッパー回路を構成してい
る。トランジスタＱ₂ のオン時に、全波整流器ＤＢの出
力をインダクタＬ ₃ に通電して、インダクタＬ₃ にエネ
ルギーを蓄積し、トランジスタＱ₂ のオフ時にダイオー
ドＤ₁ を介してインダクタＬ₃ のエネルギーを放出し、
平滑コンデンサＣ₁ を充電する。このチョッパー作用に
より入力力率が高く、入力電流の高調波成分も少なくな
る。さらに、コンデンサＣ₀ とインダクタＬ₁ はフィル
ター回路を構成しており、チョッパー回路のスイッチン
グ電流に含まれる高周波成分を除去している。

【０００４】この回路に用いられているインダクタＬ
₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ の構成例を図２０に示す。この図は、イ
ンダクタＬ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ の断面構成を示している。図
中、Ｇｐはギャップ、Ｂはボビン、Ｎは巻線、Ｔｐはテ
ープである。コイル部の巻線ＮはボビンＢに巻回され、
テープで絶縁されて、一対のＥ型コアＥｃが形成する磁
路には、ギャップＧｐが設けられている。図示されたよ
うに、インダクタＬ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ は、そのコイル部が
ともに単線あるいはリッツ線により、多層整列巻きで構
成されている。この構成によると、任意の巻線に対して
その左右のみならず上下にも巻線が近接し、そのため任
意の巻線間に発生する分布容量が大きくなり、コイル部
全体での分布容量はかなり大きいものとなる。この分布
容量はインダクタに並列に挿入されることになり、イン
ダクタは、それ自身のインダクタンス値Ｌと分布容量Ｃ
ｐによりｆｐ＝１／２π√（ＬＣｐ）の周波数で共振す
ることになる。このため、インダクタとして使えるの
は、この共振周波数ｆｐ以下の周波数に限定される。し
たがって、分布容量Ｃｐが大きいほど、インダクタの使
用周波数領域が限られる。

【０００５】また、図２０に示したような丸断面の巻線
を機械巻きあるいは手動で巻く場合、巻線の巻乱れ、あ
るいは上層からの段落ち等の問題があり、これは巻線の
断面形状から完全に無くすことはできない。さらに、ボ
ビン等の熱膨張や収縮その他の原因で生じる外部からの
加圧により、巻線位置がずれやすい。これらの問題によ
り、インダクタのインダクタンス値のばらつきが生じや
すくなる。また、巻線間の絶縁性も悪くなる。

【０００６】図１９に示す点灯装置において、電源オ
ン、オフの繰り返しやランプ脱着、エミッタレス等によ
る過渡ストレスが加えられた場合、過渡的に大きな電流
がインダクタＬ₂ に流れることになる。このとき、イン
ダクタＬ₂ のインダクタンス値に大きくばらつきがある
場合に加えて、インダクタＬ₂ の周囲温度が非常に高く
なっているなどの悪条件が重なった場合、インダクタＬ
₂ が過渡的な電流で飽和する可能性も考えられる。この
とき、回路に流れる電流は限流要素を失い、非常に大き
くなり、トランジスタＱ₁ あるいはＱ₂ を破壊する危険
性がある。

【０００７】また、図１９に示した点灯装置において、
感電防止のために、負荷部と回路部をトランスにより絶
縁する場合がある。このときの負荷部１Ａの回路図を図
２１に示す。図中の出力トランスＴでインバータ回路部
と負荷部が絶縁され、感電を防止できる。従来の出力ト
ランスＴの構成例を図２２に示す。図のようにボビンに
１次巻線Ｎ₁ を多層整列巻きし、さらにテープＴｐで絶
縁して、その上に２次巻線Ｎ₂ も多層整列巻きして構成
されている。図２２に示したような丸断面の巻線を機械
巻きあるいは手動で巻く場合、巻線の巻乱れ、あるいは
上層からの段落ち等の問題があり、これは巻線の断面形
状から完全に無くすことはできない。さらに、ボビン等
の熱膨張や収縮その他の原因で生じる外部からの加圧に
より、巻線位置がずれやすい。これらの問題により、イ
ンダクタのインダクタンス値のばらつきが生じやすくな
る。また、巻線間の絶縁性も悪くなる。

【０００８】図２１に示した出力トランスＴを有する点
灯装置において、電源オン、オフの繰り返しやランプ脱
着、エミッタレス等による過渡ストレスが加えられた場
合、過渡的に大きな電流がトランスＴの２次側とコンデ
ンサＣ₂ に流れることになる。このとき、トランスＴの
１次側にも電流が流れているため、２次側のインダクタ
ンス値は殆どコアの無い空心時のインダクタンス値とな
っているので、コンデンサＣ２に溜まっていた電荷の放
電による過渡的な電流は限流要素が殆ど無い状態で流れ
ることになり、コンデンサＣ₂ としては電流耐量の大き
いものが必要となる。

【０００９】また、図１９に示した点灯装置において、
放電灯を２灯とする例として、図２３のようにバランサ
Ｔｂを用いることで並列点灯させるものがある。この点
灯方式では、共振回路を共用でき、回路構成が簡単にな
る。バランサＴｂは、２つの放電灯ＤＬ₁ ，ＤＬ₂ に流
れる電流を等しくするために用いられる。このようなバ
ランサＴｂを用いた並列点灯方式の場合、バランサＴｂ
の特性（主に２つの巻線のインダクタンス値）により、
２灯に光出力差が生じる。２灯の同じ種類の放電灯ＤＬ
₁ ，ＤＬ₂ を点灯させる場合、２つの放電灯ＤＬ₁ ，Ｄ
Ｌ₂ のランプ電圧及びランプ電流が等しくなるようにす
る必要があるため、バランサＴｂの２巻線の巻数を等し
く設定する。しかしながら、バランサＴｂの構造によっ
ては、２巻線のインダクタンス値に大きな差を生じた
り、ばらつきが生じる場合があり、これが光出力に差が
生じる原因となる。そこで、バランサＴｂを用いた並列
点灯方式の場合、バランサＴｂの構造を２巻線のインダ
クタンスの差を小さくできるような構造とすることによ
り、光出力差を小さくすることができる。

【００１０】従来のバランサＴｂの構成として、例え
ば、図２４のような構造がある。この構造では、２次側
の巻線Ｎ₂ が１次側の巻線Ｎ₁ の外側にあるため、巻線
の内側を通る磁束は２次側の巻線Ｎ₂ の方が多くなり、
その結果、２次側の巻線Ｎ₂ のインダクタンス値の方が
１次側の巻線Ｎ₁ のインダクタンス値よりも大きくな
る。また、図２５はオートトランス構造を示している。
バランサは通常オートトランスの構造であり、一体形ボ
ビンＢに１次巻線Ｎ₁ と２次巻線Ｎ₂ を巻き、その間を
絶縁テープ等で絶縁している。このような構造において
は、図２５に示したように、１次巻線Ｎ₁ の巻き方が不
均一となった場合、２次巻線Ｎ₂ も不均一となる可能性
が高い。いま、図２５に示すように、１次巻線Ｎ₁ がフ
ェライトコアのギャップ側に近寄って巻かれ、２次巻線
Ｎ₂ がギャップから遠い方に近寄って巻かれた場合、１
次巻線Ｎ₁ と２次巻線Ｎ₂ の巻数が一定であっても、ギ
ャップによる漏れ磁束のために、１次巻線Ｎ₁ のインダ
クタンス値は均一に巻かれた場合よりも減少し、逆に、
２次巻線Ｎ₂ のインダクタンス値は増加する。このよう
に、バランサＢの２巻線Ｎ₁ ，Ｎ₂ のインダクタンス値
が異なる場合、これらのバランサＢを用いて放電灯ＤＬ
₁ ，ＤＬ₂ を点灯させると、２つの放電灯ＤＬ₁，ＤＬ₂
のランプ電圧やランプ電流が異なってくるため、光出
力差の原因となる。

【００１１】その解決策として、バランサの構成を１次
巻線と２次巻線とを交互に巻き上げる図２６の構成と
か、あるいは、図２７に示す構成のバランサを図２８に
示すように複数組み合わせて各放電灯の出力差を低減す
ることにより、バランサの２巻線のインダクタンス値の
差を小さくすることができ、したがって、低光束域にお
ける複数の放電灯の光出力差を小さくすることができ
る。しかしながら、図２６の構成では、２巻線のインダ
クタンス値の差を小さくするために、より多く層を重ね
なければならず、形状が大型化し、工程が複雑でコスト
アップとなってしまう。また、図２８の構成では、バラ
ンサを２個以上必要とするために実装容積が増えて、コ
ストも大きくなる。

【００１２】図２９に従来の高圧放電灯点灯装置の回路
図を示す。図中、Ｅ₁ は直流電源であり、交流電源Ｖ₁
を整流器ＤＢ₁ で全波整流し、コンデンサＣ₁ で平滑し
て直流電圧を出力する。Ｑ₁ 〜Ｑ₄ はスイッチング素
子、Ｄ₁ 〜Ｄ₄ はダイオードであり、フルブリッジ型の
インバータ回路を構成している。ＤＬ₁ は放電灯、
Ｌ₁，Ｌ₂ はインダクタ、Ｃ₂ はコンデンサ、Ｘ₁ は制
御回路である。この放電灯点灯装置では、制御回路Ｘ₁
の制御動作により、低周波（例えば４００Ｈｚ程度）の
毎周期を第１及び第２の動作期間に分け、第１の動作期
間中はスイッチング素子Ｑ₁ を高周波（例えば４０ＫＨ
ｚ程度）でオン・オフ動作させるとともにスイッチング
素子Ｑ₂ をオフに保持し、且つ、スイッチング素子Ｑ
₃ ，Ｑ₄ をそれぞれオフ、オンに保持し、第２の動作期
間中はスイッチング素子Ｑ₁ をオフに保持するとともに
スイッチング素子Ｑ₂ を高周波でオン・オフ動作させ、
且つ、スイッチング素子Ｑ₃ 、Ｑ₄ をそれぞれオン、オ
フに保持するようにしている。

【００１３】この図２９の放電灯点灯装置では、高周波
はコンデンサＣ₂ を通り、放電灯ＤＬ₁ 及びインダクタ
Ｌ₂ の直列回路には、低周波の略矩形波電流が流れるこ
とになる。この回路に用いられるインダクタＬ₁ の構成
例を図３０に示す。図中、Ｇｐはギャップ、Ｂはボビ
ン、Ｎは巻線、Ｔｐはテープである。コイル部の巻線Ｎ
はボビンＢに巻回され、テープＴｐで絶縁されており、
一対のＥ型コアＥｃが形成する磁路には、ギャップＧｐ
が設けられている。図示されたように、インダクタＬ₁
は、そのコイル部が単線あるいはリッツ線により、多層
整列巻きで構成されている。この構成によると、任意の
巻線に対してその左右のみならず上下にも巻線が近接
し、そのため任意の巻線間に発生する分布容量が大きく
なり、コイル部全体での分布容量はかなり大きいものと
なる。この分布容量はインダクタに並列に挿入されるこ
とになり、インダクタは、それ自身のインダクタンス値
Ｌと分布容量Ｃｐによりｆｐ＝１／２π√（ＬＣｐ）の
周波数で共振することになる。このため、インダクタと
して使えるのは、この共振周波数ｆｐ以下の周波数に限
定される。したがって、分布容量Ｃｐが大きいほど、イ
ンダクタの使用周波数領域が限られる。

【００１４】また、図３０に示したような丸断面の巻線
を機械巻きあるいは手動で巻く場合、巻線の巻乱れ、あ
るいは上層からの段落ち等の問題があり、これは巻線の
断面形状から完全に無くすことはできない。さらに、ボ
ビン等の熱膨張や収縮その他の原因で生じる外部からの
加圧により、巻線位置がずれやすい。これらの問題によ
り、インダクタのインダクタンス値のばらつきが生じや
すくなる。また、巻線間の絶縁性も悪くなる。

【００１５】図２９に示す点灯装置において、電源オ
ン、オフの繰り返しやランプ脱着等による過渡ストレス
が加えられた場合、コンデンサＣ₂ に溜まっていた電荷
の放出等により、過渡的に大きな電流がインダクタＬ₂
に流れることになる。このとき、インダクタＬ₂ のイン
ダクタンス値に大きくばらつきがある場合に加えて、イ
ンダクタＬ₂ の周囲温度が非常に高くなっているなどの
悪条件が重なった場合、インダクタＬ₂ が過渡的な電流
で飽和する可能性も考えられる。このとき、回路に流れ
る電流は限流要素を失って、非常に大きくなり、トラン
ジスタＱ₁ 〜Ｑ₄のいずれかを破壊する危険性がある。

【００１６】また、高圧放電灯点灯装置において、高圧
放電灯を始動するためには、図２９のようにイグナイタ
回路ＩＧを設け、始動パルス電圧を放電灯ＤＬ₁ に印加
し、絶縁破壊によって始動させ、電源からインダクタＬ
₁ を介して供給されるエネルギーにより点灯状態に移行
させる。イグナイタ回路ＩＧの一例を図３１に示す。図
中、ＰＴはパルストランス、Ｓ₁ は電圧応答素子、Ｃ₄
はコンデンサ、Ｌ₄ は空心インダクタ（限流要素）、Ｒ
₂ は抵抗である。ここで、パルストランスＰＴの２次側
巻線Ｎ₂ は、定常点灯時のインダクタＬ₂ の作用をも兼
ねている。

【００１７】以下、イグナイタ回路ＩＧの動作を説明す
る。電源が投入されると、イグナイタ回路ＩＧのコンデ
ンサＣ₄ には電圧Ｖｃが印加される。この電圧Ｖｃはコ
ンデンサＣ₄ と抵抗Ｒ₂ による時定数で増加して行き、
電圧応答素子Ｓ₁ のブレークオーバー電圧を越えると、
電圧応答素子Ｓ₁ がオンし、コンデンサＣ₄ から電圧応
答素子Ｓ₁ 、パルストランスＰＴの１次側巻線Ｎ₁ 、空
心インダクタＬ₄ 、コンデンサＣ₄ を通る経路で放電電
流が流れ、パルストランスＰＴの１次側巻線Ｎ ₁ にＬａ
×（ｄｉ／ｄｔ）（Ｌａは１次側巻線Ｎ₁ のインダクタ
ンス値）なる電圧が誘起され、高圧放電灯ＤＬ₁ の両端
には、パルストランスＰＴの巻数比（＝Ｎ₂ ／Ｎ₁ ）に
昇圧されたパルス電圧が印加されて、始動に至ることに
なる。放電灯ＤＬ₁ が点灯すると、コンデンサＣ₄ に印
加される電圧が下がるため、電圧応答素子Ｓ₁ のブレー
クオーバー電圧を越えることがなく、パルス電圧は印加
されなくなる。

【００１８】ここで、放電灯ＤＬ₁ に印加するパルス電
圧は、放電灯ＤＬ₁ の種類や出力によって異なるが、通
常、２０００〜５０００Ｖ程度である。この場合、電圧
応答素子Ｓ₁ のブレークオーバー電圧が電源電圧程度が
限度であり、図２９の点灯装置においては、図３１のイ
グナイタ回路ＩＧのパルストランスＰＴの１次側巻線Ｎ
₁ に誘起される電圧は２５０Ｖ〜３００Ｖとなるため、
昇圧比は１０倍程度必要であり、２次側巻線Ｎ₂ は１次
側巻線Ｎ₁ の１０倍程度の巻数になる。例えば、１次側
巻線Ｎ₁ が１０ターンであれば、２次側巻線Ｎ₂ は１０
０ターン程度になる。また、放電灯ＤＬ₁ が充分に冷え
ている場合には、放電灯内の封入物の圧力が低いので、
２０００〜５０００Ｖ程度のパルス電圧により始動可能
であるが、点灯している状態から一旦消灯させ、その直
後に再び点灯させる場合、放電灯内が高温・高圧であ
り、２０００〜５０００Ｖ程度のパルス電圧では再点灯
できず、非常に高圧の再始動パルスを放電灯に印加する
必要がある。ちなみに、高圧ナトリウム灯の場合、１０
ＫＶ〜２０ＫＶ、メタルハライド灯の場合、２０ＫＶ〜
４０ＫＶ程度必要であると言われている。このような場
合、パルストランスＰＴの昇圧比は４０〜１００倍近く
になる。実際には、このような非常に高圧のパルス電圧
が必要な場合は、１次側巻線に誘起される電圧を上昇さ
せる方法が採られる。例えば、コンデンサを増やし、倍
電圧にする等の手段を用いるものである。しかしなが
ら、どちらにしてもパルストランスＰＴの２次側巻線数
は多くなり、１００〜４００ターンは必要となる。

【００１９】図３２に従来のパルストランスＰＴのコイ
ル部の構成を示す。図中、Ｂはボビン、Ｎ₁ は１次側巻
線、Ｎ₂ は２次側巻線、Ｐｓは層間紙である。２次側巻
線Ｎ２は、図３３に示すように、単線を多層整列巻きで
巻いており、層間は層間紙Ｐｓにより絶縁している。ま
た、２次側巻線Ｎ₂ の上に層間紙Ｐｓで絶縁して１次巻
線Ｎ₁ が整列巻きされている。この構成では、層間紙Ｐ
ｓの厚さで耐圧を確保しているため、高圧化とともに大
型化する。また、巻線の巻乱れや段落ちの危険性もあ
る。さらに、２次側巻線数が数百ターンもあることに加
えて、２次側巻線はそれぞれの巻線が上下左右に近接し
て位置しているため、巻線間には分布容量が多く発生
し、２次側巻線全体に発生する分布容量は非常に大きい
ものとなる。例えば、１００ターンの２次側巻線を４層
で整列巻きさせた場合、２次側に発生する分布容量Ｃｐ
は約４０ｐＦとなる。この分布容量は２次側のパルス電
圧の波高値を低下させてしまう。よって、分布容量が大
きくなるほどパルス電圧を補うために、巻数の増加ある
いはコアの磁路断面の増加が必要となり、パルストラン
スの大型化、コストアップを招くことになる。

【００２０】図３４はボビンＢにつばｆを設けて、巻線
を分割して巻く例を示している。その部分拡大図を図３
５に示す。この構成では、つばｆにより分割された巻線
群間の耐圧は向上するが、つばｆによりコイルの体積が
増加してしまう。また、１分割中の巻線群の中で巻線の
巻乱れや、段落ち等が起こりやすい。そのため、１分割
中の電位差は数百Ｖ程度にしなければならず、数十ＫＶ
のパルス電圧の場合には、分割数が数十分割もなってし
まう。このため、形状が大型化し、コストアップとな
る。また、２次側に発生する分布容量は電位差の高い巻
線が図３３より離れて配置されるため、図３３の構成よ
りも小さくなるが、電位差の低い巻線同士が上下左右に
近接していることにより、例えば１００ターンの２次側
巻線を４分割で分割巻きさせた場合、２次側に発生する
分布容量は約２０ｐＦとなる。

【００２１】そこで、図３６に示すように、単線を一層
で巻いたコイルを考える。この図のように、巻線Ｎを一
層とすると、巻線Ｎの層間が無くなり、層間耐圧は考え
なくても良く、耐圧性能が非常に向上する。また、巻線
ＮはボビンＢの上に一層で１列に並んでいるため、分布
容量は左右の影響を受けるだけで２次側巻線の全体に発
生する分布容量は非常に小さくなる。例えば、１００タ
ーンの２次側巻線を一層で１列に並べたときの分布容量
Ｃｐは約５ｐＦであった。これにより、パルス電圧の波
高値を向上させることができた。

【００２２】しかし、２次側巻線数は１００〜４００タ
ーン程度あり、図３６のようなコイル構成にすると、非
常に磁路が長くなってしまう。また、パルストランスＰ
Ｔの２次側巻線Ｎ₂ には、図２９に示されるように、放
電灯ＤＬ₁ が点灯した後、ランプ電流が流れることにな
るため、巻線の線径は、温度上昇、効率等を考慮して、
ランプ電流に応じた線径が必要となる。例えば、７０Ｗ
負荷の放電灯ＤＬ₁ （ランプ電圧１００Ｖ、ランプ電流
０．７Ａ）を点灯させる場合、パルストランスＰＴの２
次側巻線Ｎ₂ の線径はφ０．５ｍｍとしている。このと
き、２次側巻線Ｎ₂ の巻数が１００ターンであると、磁
路は少なくとも５０ｍｍ以上必要となる。磁路をトロイ
ダル状にしても、磁路が長くなることに変わりはない。

【００２３】また、図２９の点灯装置において、イグナ
イタ回路ＩＧにより、放電灯ＤＬ₁が点灯した直後、コ
ンデンサＣ₂ に充電されていた電荷が放出し、コンデン
サＣ ₂ 、パルストランスＰＴの２次側巻線Ｎ₂ よりなる
インダクタＬ₂ 、放電灯ＤＬ ₁ 、コンデンサＣ₂ の経路
で放電電流が流れる。このとき、放電電流の限流要素は
パルストランスＰＴの２次側巻線Ｎ₂ のインダクタンス
値である。しかしながら、パルストランスＰＴの１次側
に電流が流れているので、２次側のインダクタンス値
は、コアの飽和時のインダクタンス値（空心時のインダ
クタンス値にほぼ等しい）しかない。このため、コンデ
ンサＣ₂ の放電電流は過渡的に大きな電流となり、電流
容量の大きいコンデンサＣ₂ が必要となる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述の図１９、図２
１、図２９の放電灯点灯装置に用いられるインダクタに
ついて、そのコイル部の構成が丸線の多層整列巻きとな
っているため、コイル部に発生する分布容量が大きく、
また、巻線の巻き乱れ、段落ち、あるいはボビンの熱膨
張、熱収縮によるインダクタンス値のばらつきがある。
これにより、回路の周波数特性の信頼性が低下する。ま
た、電源オン、オフの繰り返し、ランプ脱着、エミッタ
レス等による過渡ストレスが加えられた場合の信頼性が
低下する。図２３の従来例においては、バランサＴｂの
２巻線のインダクタンス値の差を小さくするため、１次
巻線Ｎ₁ と２次巻線Ｎ₂ を交互に巻くとか、２個以上の
バランサを組み合わせる等の手段があるが、構成が複雑
で作成に時間を要したり、高価になったり、実装体積が
増えたりする問題がある。さらに、図３１の従来例にお
いては、高圧放電灯ＤＬ₁ の始動に必要なパルス電圧の
波高値を低下させずに、且つ絶縁性能を良くすると、パ
ルストランスＰＴの２次側巻線の構成において、巻線部
の磁路が長くなり、大型化する。また、高圧放電灯ＤＬ
₁ が始動した直後、高圧放電灯ＤＬ₁ とパルストランス
ＰＴに並列に入っているコンデンサＣ₂ に過渡的に大電
流が流れ、電流容量の大きいコンデンサＣ₂ が必要とな
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
の課題を解決するために、図１及び図２のように、平角
状の巻線ｎを、その短い辺ｙの部分を立てて巻いたソレ
ノイド状のコイルを採用するものである。この巻線ｎに
は絶縁樹脂が塗布されている。このように形成された図
１のコイルは、巻線ｎの巻乱れもなく、コイル自体の変
形も少なく、安定している。図３にこのコイルの断面図
の拡大図を示す。図のようにコイル状に巻かれた平角状
の巻線ｎは、コイル内径側が縮み、外径側は伸びて薄く
なる。絶縁膜もこのように外径側の方が厚みが薄くなっ
てしまうが、外径側の巻線間隔ｇは、図３のように離間
するため、絶縁性能は落ちない。

【００２６】

【作用】図１のコイルは、従来例の丸線で巻かれたコイ
ルよりも巻線の占有率が高く、小型になる。また、コイ
ルの巻き高さＨは、同じ断面積の丸線で一層巻きした場
合の巻き高さに比べて非常に小さくなる。例えば、図１
及び図２において、ｘ＝２ｍｍ、ｙ＝０．１ｍｍの平角
状巻線ｎにより、１００ターンのコイルを形成したと
き、コイルの巻き高さＨは約１０ｍｍとなる。これに対
して、同じ巻線断面の線径φ０．５ｍｍの丸線で１００
ターンのソレノイドコイルを形成すると、コイルの巻き
高さＨは約５０ｍｍとなる。また、コイルの断面が図３
のようになっており、外側が開いているため、放熱性が
良い。我々は、また、このコイルが従来例の丸線のコイ
ルよりもインダクタンス値が大きくなることを発見し
た。これは先程示したようにコイルの巻き高さＨが従来
例の丸線コイルよりも非常に小さくなり、コイルの磁路
が非常に短くなるため、インダクタンス値が大きくなっ
たものと考えられる。

【００２７】

【実施例】図４は本発明の一実施例である。この実施例
は、平角状巻線ｎをボビンＢに縦巻きしたコイルを備え
るインダクタであり、磁路は一対のＥ型コアＥｃで形成
されており、中央部にギャップＧｐを有している。図４
に示すインダクタは巻線ｎの巻乱れが無く、コイルが安
定しているため、インダクタンス値のばらつきが少な
く、且つ巻線ｎは一層で巻かれているため、コイルに発
生する分布容量は小さい。したがって、図１９に示す放
電灯点灯装置のフィルター回路に使用するインダクタＬ
₁ とした場合、フィルターとしての信頼性を向上させる
ことができる。また、巻線の絶縁性能も良く、巻線の放
熱性も良いので、温度上昇を幾分抑えられる。また、イ
ンダクタＬ₁ を図７に示すような構造のコモンモードチ
ョークにした場合も同様の効果がある。図中、ｎ₁ は平
角状巻線をボビンに縦巻きした１次コイルであり、ｎ₂
は平角状巻線をボビンに縦巻きした２次コイルである。
磁路は一対のＵ型コアＵｃで形成されている。

【００２８】また、図４に示す構造のインダクタを図１
９に示す放電灯点灯装置のチョッパー回路に使用される
インダクタＬ₃ としても良い。上述のように、図４に示
す構造のインダクタは巻線の巻乱れが無く、コイルが安
定しているため、インダクタンス値のばらつきが少な
く、且つコイルの分布容量は小さいため、チョッパー回
路としての信頼性を向上させることができ、周波数特性
も向上する。また、巻線の絶縁性能も良く、巻線の放熱
性も良いので、温度上昇を幾分抑えられる。

【００２９】さらに、図４に示す構造のインダクタを図
１９に示す放電灯点灯装置の共振回路に使用されるイン
ダクタＬ₂ としても良い。図４に示すインダクタは巻線
の巻き乱れが無く、コイルが安定しているため、インダ
クタンス値のばらつきが少なく、且つ巻線は一層で巻か
れているため、コイルに発生する分布容量は小さく、共
振回路の信頼性を向上させることができる。また、電源
オン・オフの繰り返しや、ランプの脱着、エミッタレス
等による過渡ストレスが共振回路に加えられた場合にお
いても、インダクタＬ₂ のインダクタンス値はばらつき
が小さいため、安全性が保たれる。また、仮に、インダ
クタＬ₂ が飽和した場合においても、従来例のような丸
線のコイルよりもインダクタンス値が大きいので、図１
６に示すように、スイッチング素子に流れる過渡的な電
流は幾分抑えられ、信頼性が向上する。また、巻線の絶
縁性能も良く、巻線の放熱性も良いので、温度上昇を幾
分抑えられる。また、図４に示す構造のインダクタを図
２９の高圧放電灯点灯装置に使われるインダクタＬ₁ と
した場合も同様の効果が得られる。

【００３０】図５は本発明の他の実施例である。この実
施例は、平角状巻線をボビンに縦巻きした１次コイルｎ
₁ と、同じく平角状巻線をボビンＢに縦巻きした２次コ
イルｎ₂ を備えるトランスであり、磁路は一対のＥ型コ
アＥｃで形成されており、中央部にギャップＧｐを有し
ている。図５に示すトランスは巻線の巻乱れが無く、コ
イルが安定しているため、インダクタンス値のばらつき
が少なく、且つ巻線は一層で巻かれているため、コイル
に発生する分布容量は小さい。したがって、図２１に示
す放電灯点灯装置に使われる絶縁出力トランスＴとした
場合、信頼性を向上させることができる。また、巻線の
絶縁性能も良く、巻線の放熱性も良いので、温度上昇を
幾分抑えられる。

【００３１】図６は本発明の別の実施例である。この実
施例は、平角状巻線をボビンＢに縦巻きした１次コイル
ｎ₁ と、同じく平角状巻線をボビンＢに縦巻きした２次
コイルｎ₂ を備えるトランスであり、磁路は一対のＥ型
コアＥｃで形成されており、中央部にギャップＧｐを有
している。図５の実施例では、１次コイルｎ₁ は２次コ
イルｎ₂ の外側に配置されているが、図６の実施例で
は、１次コイルｎ₁ と２次コイルｎ₂ は軸方向に並べて
配置されており、１次コイルｎ₁ と２次コイルｎ ₂ のバ
ランスが良い。したがって、図２３に示す放電灯点灯装
置に使われるバランサＴｂとした場合、巻線の巻乱れが
なく、コイルが安定しており、且つ、２巻線コイルはほ
ぼ同一の形状に固定でき、２巻線のコイルのインダクタ
ンス値はばらつきも無く、コイル間の差も殆ど無い。こ
れにより、２つの放電灯ＤＬ₁ ，ＤＬ₂ の光出力差を低
減できる。また、巻線の絶縁性能も良く、さらに、放熱
性が良く、温度上昇が抑制される。また、巻線部は大型
化しない。また、コイルをボビンに嵌め込むだけでバラ
ンサを構成できるので、組立てに時間がかからず、コス
ト上昇を抑えられる。また、図７に示すように、一対の
Ｕ型コアＵｃで磁路を形成しても良い。

【００３２】図８は本発明のさらに他の実施例である。
本実施例は、図２９に示す高圧放電灯点灯装置のイグナ
イタ回路ＩＧに使われるパルストランスＰＴ（図３１参
照）であり、パルストランスＰＴの高圧巻線部（２次巻
線Ｎ₂ ）が、平角状巻線を縦巻きしたコイルとなってい
る。このコイルは巻線の巻き乱れが無く、且つ、一層巻
きで配置されるので、絶縁性能が非常に良い。また、高
圧巻線部の分布容量が小さく、図１７に示すように、パ
ルス電圧の波高値の低下を抑えることができる。さら
に、この高圧巻線部は占有率が高く、パルストランスＰ
Ｔの大型化を防ぐことができる。また、高圧巻線部（２
次巻線Ｎ₂ ）のインダクタンス値が大きいため、図１８
に示すように、高圧放電灯ＤＬ₁ の点灯直後に流れる電
流のピーク値を抑えることができ、コンデンサＣ₂ の電
流容量も小さくすることができる。

【００３３】ところで、イグナイタ回路において、図９
に示すように、高圧巻線部を２分割して、２つの２次巻
線ｎ₂₁，ｎ₂₂により放電灯ＤＬ₁ を両側から挟み込むよ
うに接続する場合がある。このときのパルストランスＰ
Ｔの構造を図１０に示す。この場合においても、図８の
実施例と同様の効果が得られ、さらに、高圧巻線部の電
圧が２分されるので、高圧巻線部とそれ以外の部分との
電位差を半分にできる利点がある。また、２つの高圧巻
線部において、互いに高圧となる巻線端がボビンＢの両
端に来るので、その間の距離が長く、絶縁性能はさらに
良くなる。

【００３４】図８又は図１０の実施例のように、パルス
トランスＰＴの高圧巻線部と低圧巻線部が空間交鎖して
いない場合、両コイル間の結合が悪くなり、例えば高圧
巻線部ヘの伝達が悪くなり、パルス電圧の波高値が低下
する可能性がある。このような場合、高圧巻線部と低圧
巻線部を空間交鎖させる実施例として、図１１及び図１
２に示す構造がある。この実施例は、らせん状の溝Ｍを
ボビンＢに設けてあり、この溝Ｍに低圧側の１次巻線Ｎ
₁ を巻き、その上にそのまま高圧巻線部（平角状巻線を
縦巻きしたコイルｎ₂ ）を配置したものである。これに
より、高圧巻線部と低圧巻線部が空間交鎖して結合比が
上がる。低圧巻線部と高圧巻線部との絶縁耐圧は、図１
２に示すように、ボビンＢに設けた溝Ｍの深さによって
確保される。また、高圧巻線部を従来例のような丸線の
巻線とした場合、低圧巻線部の巻かれた溝に高圧巻線部
が落ち込むため、ボビンと高圧巻線部との間に耐圧テー
プあるいは他のボビン等を配置しなければならないが、
本発明の平角状巻線を縦巻きした高圧巻線部は形状が安
定しており、高圧巻線が低圧巻線部の巻かれたボビンの
溝に落ち込むことがなく、耐圧テープあるいは他のボビ
ン等を間に配置する必要がない。

【００３５】さらに、図１３の実施例では、ボビンＢに
２種類の溝Ｍ（らせん状の回転方向が異なり、深さも異
なる）が設けてあり、低圧巻線部Ｎ₁ を図１４のように
折り返して巻ける。この場合も図１２の実施例と同様に
耐圧テープあるいは他のボビン等を間に配置する必要が
ない。また、図１５のように、高圧巻線部を２分割する
場合のボビンにおいても、同様の効果がある。

【００３６】ところで、点灯装置のイグナイタ回路に用
いられるパルストランスは、負荷がメタルハライドラン
プの場合、数ｋＶ〜数十ｋＶの高圧パルス電圧を発生す
る。そのため、巻線の耐圧及び耐熱性能を向上させるた
め、絶縁樹脂等での充填が良く施されている。しかし、
コイル部とともに、コアも絶縁樹脂等で充填すると、コ
アと樹脂の熱膨張率が違うことにより、コアが樹脂の膨
張に耐えられず、クラックを起こしてしまう。そのた
め、コイル部のみ充填できるように、図３７に示すよう
なケースＫが用いられ、ボビンＢに巻線Ｎを施したコイ
ル部を収納し、ケースＫとボビンＢの間隙を絶縁樹脂で
充填し、その後、ケースＫの貫通穴３を通し、ボビンＢ
の内側にＵ型コアＵｃを両側から嵌め込む方法があっ
た。また、コイル部が丸線等で積層巻きされている場合
は、絶縁性確保のため、真空充填してコイル層間まで充
填材が入る必要があった。

【００３７】この図３７に示す構成では、ボビンＢとケ
ースＫとの結合部分から充填した樹脂が漏れてしまい、
ボビンＢの内側やケースＫの貫通穴３の中に漏れた樹脂
が付着して固まってしまうと、両側からＵ型コアＵｃを
差し込むのが困難であり、環境的な信頼性が著しく劣化
する。また、図のように、Ｕ型コアＵｃを貼り合わせて
配置しているため、コアの若干の位置ずれが生じると、
これによりコアのギャップ長がばらつき、コアの透磁率
制御が困難となり、特性の信頼性に欠ける。また、図３
７のように、コアのギャップ部が巻線部内に位置してい
ると、ギャップ部で磁束が広がり、巻線部にも磁束が鎖
交するようになり、巻線部の損失が増加し、巻線部の温
度上昇を促してしまう。また、絶縁性を確保するため
に、真空充填にして巻線層間まで充填材を入れる必要が
あった。

【００３８】そこで、図３８及び図３９に示すように、
ボビンＢに１次巻線ｎ₁ 、２次巻線ｎ₂ を配置し、巻線
間にボビンＢと嵌合したつばｆを配置し、Ｉ型コアＩｃ
をボビンＢに挿入して成るコイル部をケースＫに嵌合さ
せて収納し、このケースＫとボビンＢの間隙を絶縁樹脂
で充填し、その後、ケースＫの外側面にＣ型コアＣｃを
ケースＫのつばで規制保持して配置する。ボビンＢの外
周には、ケースＫの突起２並びにつばｆの突起４に嵌合
する凹溝６が形成されている。この構造では、ケースＫ
に貫通穴や貼り合わせた部分が無いので、ケースＫの外
に絶縁樹脂５が漏れることがなく、Ｃ型コアＣｃもスム
ーズに配置できる。また、Ｃ型コアＣｃとＩ型コアＩｃ
とのギャップは、２箇所で構成されているため、ギャッ
プを１箇所で構成する従来例よりも、それぞれのギャッ
プ長が短くなり、ギャップ部での磁束の広がりが小さ
く、且つ巻線部がギャップ部上に無いので、巻線部に鎖
交する磁束量が非常に少なく、うず電流損失も少なく、
巻線部の温度上昇を抑制できる。また、２箇所あるギャ
ップは、ケースＫの肉厚により固定されているので、ギ
ャップのばらつきがほとんどなく、透磁率制御を安定し
て行うことができ、特性の信頼性も高い。また、２つの
ギャップはそれぞれケースＫの肉厚で決まるので、常に
２つのギャップ長は同じ長さとなり、磁束の広がりを最
小限に抑えられる。さらに、充填材はコイル表面を覆う
だけで絶縁性能を確保できるので、真空中で充填を行う
必要もない。なお、本実施例において、Ｃ型コアをＯ型
コアとした場合も同様の仕様で実施でき、また、同じ効
果が得られる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、コイルの巻線
構造がコイル巻線の断面において、巻回軸方向の線幅が
巻回半径方向の線幅よりも狭く、一つのコイル巻線が一
層で構成されているので、インバータ式の放電灯点灯装
置の周波数特性を向上でき、電源のオン、オフの繰り返
しや、ランプ脱着、エミッタレス等による過渡ストレス
が加えられたときの信頼性が向上するという効果があ
る。また、請求項２に記載のように、放電灯を並列点灯
させるためのバランサに本発明の巻線構造を用いた場
合、２灯の放電灯を点灯させる場合、光出力差を小さく
させることができる。さらに、トランスの大型化やコス
トアップを抑えることができる。

【００４０】また、請求項３に記載のように、高圧放電
灯を始動させるためのパルス発生回路に本発明の巻線構
造を用いた場合、パルス電圧の波高値を低下させずに、
かつ絶縁性能を確保して、小型にできる。また、高圧放
電灯の始動直後の過渡的な電流値を抑制し、コンデンサ
の電流容量を小さくできる。また、請求項４に記載のよ
うに、パルストランスのボビンに溝を設けて、この溝に
低圧巻線部を巻いて、その上に本発明の巻線構造の高圧
側コイルを配置すれば、高圧側と低圧側の結合を改善で
き、且つ、高圧側コイルとボビンの間に絶縁テープ又は
他のボビン等を必要とせず、大型化やコストアップを抑
えることができる。

【００４１】請求項５又は６の発明によれば、ケースの
外に充填した絶縁樹脂が漏れることなく、コアの装着が
容易で、環境的な信頼性を上げ、また生産性を向上する
ことができる。また、コアのギャップを確実に固定し、
ギャップ長のばらつきを抑え、透磁率制御がしやすくな
る。さらに、巻線の磁束の鎖交が少なくでき、うず電流
損失を少なくして、巻線の温度上昇を抑制することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる平角状巻線を縦巻きしたコイル
を示す斜視図である。

【図２】本発明に用いる平角状巻線を示す斜視図であ
る。

【図３】本発明に用いる平角状巻線を縦巻きしたコイル
を示す断面図である。

【図４】本発明の第１実施例の断面図である。

【図５】本発明の第２実施例の断面図である。

【図６】本発明の第３実施例の断面図である。

【図７】本発明の第４実施例の断面図である。

【図８】本発明の第５実施例の断面図である。

【図９】本発明の第６実施例を用いた放電灯点灯装置の
要部回路図である。

【図１０】本発明の第６実施例の断面図である。

【図１１】本発明の第７実施例の斜視図である。

【図１２】本発明の第７実施例の断面図である。

【図１３】本発明の第８実施例に用いるボビンの斜視図
である。

【図１４】本発明の第８実施例に用いるボビンの断面図
である。

【図１５】本発明の第９実施例に用いるボビンの斜視図
である。

【図１６】本発明の第１実施例の過渡的動作を示す波形
図である。

【図１７】本発明の第４実施例のパルス電圧を示す波形
図である。

【図１８】本発明の第４実施例のコンデンサに流れる電
流を示す波形図である。

【図１９】従来の放電灯点灯装置の回路図である。

【図２０】第１の従来例の断面図である。

【図２１】従来の出力トランス付き放電灯点灯装置の負
荷周辺部の回路図である。

【図２２】第２の従来例の断面図である。

【図２３】従来のバランサ付き放電灯点灯装置の負荷周
辺部の回路図である。

【図２４】第３の従来例の断面図である。

【図２５】第４の従来例の断面図である。

【図２６】第５の従来例の断面図である。

【図２７】第６の従来例の断面図である。

【図２８】第６の従来例の回路図である。

【図２９】従来の高圧放電灯点灯装置の回路図である。

【図３０】第７の従来例の断面図である。

【図３１】従来の高圧放電灯点灯装置のイグナイタ回路
の回路図である。

【図３２】第８の従来例の断面図である。

【図３３】第８の従来例の要部断面図である。

【図３４】第９の従来例の断面図である。

【図３５】第９の従来例の要部断面図である。

【図３６】第１０の従来例の断面図である。

【図３７】従来の電磁装置の分解斜視図である。

【図３８】請求項５に記載の電磁装置の分解斜視図であ
る。

【図３９】請求項５に記載の電磁装置の断面図である。

【符号の説明】

ｎ平角状巻線Ｂボビン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電灯を負荷に持つインバータ点灯回
路におけるフィルタ用のインダクタ、共振用のインダク
タ、バランサ用のトランス、出力用トランスあるいは始
動用パルス発生回路のパルストランスの高圧側コイルの
巻線構造がコイル巻線の断面において、巻回軸方向の線
幅が巻回半径方向の線幅よりも狭く、一つのコイル巻線
が一層で構成されていることを特徴とする電磁装置。
【請求項２】請求項１記載のバランサ用のトランス
であって、ボビンとコアと同一形状の２つのコイルとか
らなり、ボビンの中心から磁路方向に対称的に２つのコ
イルが配置されていることを特徴とする電磁装置。
【請求項３】請求項１記載の始動用パルス発生回路
のパルストランスであって、励磁用低圧側コイルとボビ
ンとコアと同一形状の２つの高圧側コイルとからなり、
ボビンの中心から磁路方向に対称的に２つの高圧側コイ
ルが配置されていることを特徴とする電磁装置。
【請求項４】請求項３記載の始動用パルス発生回路
のパルストランスであって、励磁用低圧側コイルとボビ
ンとコアと少なくとも１つの高圧側コイルとからなり、
ボビンには低圧側コイルを巻かれる溝が設けてあり、ホ
ビンの周囲に高圧側コイルが配置されていることを特徴
とする電磁装置。
【請求項５】請求項１記載の電磁装置であって、Ｃ
型コアとＩ型コアを対接し、Ｉ型コアの両端にギャップ
を設けて磁路を形成するＣＩ型コアにおいて、巻線を施
したボビンにＩ型コアを組み込ませたコイル部と、その
コイル部を固定し収納するケースと、ボビンとケースの
間隙に充填した絶縁樹脂と、ケースの外側面に固定して
配置されたＣ型コアとからなることを特徴とする電磁装
置。
【請求項６】Ｃ型コアの代わりにＯ型コアとしたこ
とを特徴とする請求項５記載の電磁装置。