JP2007317697A

JP2007317697A - パルストランス、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置

Info

Publication number: JP2007317697A
Application number: JP2006142521A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Terasaka; 博志寺坂; Kazuyuki Uratani; 和幸浦谷; Tomokazu Usami; 朋和宇佐美; Hideo Kozuka; 日出夫小塚
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】耐電圧性を確保しながら、小型化を実現できるパルストランスおよびこのパルストランスを用いた高圧放電ランプ点灯装置及びこれを用いた照明装置を提供する。
【解決手段】二次巻線２５は第一の二次巻線２５ａと第二の二次巻線２５ｂに二分割されていて、一次巻線２６を挟んで積層されて巻回される。このとき、第一の二次巻線２５ａの高圧放電ランプに接続される側（Ｄ）を巻始めとしてボビンに巻回し、この第一の二次巻線２５ａが巻回した上に一次巻線を積層し、さらにその上に第二の二次巻線２５ｂが高圧放電ランプに接続される側（Ｅ）を巻終わりになるように巻回していく。一次巻線26の近傍の二次巻線25a,25bはそれぞれ、高圧放電ランプとの接続側とは反対側Ｃ・Ｆが配置されるので、これらの巻線間の電位差は比較的小さいので、十分絶縁および耐圧することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、パルストランス、高圧放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。

高圧放電ランプは、高電圧パルスを電極間に印加して始動させるものが広く知られていす。
このような高電圧パルスを発生させるパルストランスとしては、特許文献１および特許文献２に開示されているような、棒状のコアを内包した筒状のボビンを使用して、１次巻線と２次巻線を直列に接続してボビンにこの１次巻線と２次巻線を単層巻にした構造が用いられている。このような構造のパルストランスでは、絶縁された棒状のコアを内包する筒状のボビンの外周部に、１次巻線、２次巻線ともに単層巻きに巻回しているため、層間絶縁が必要なく、巻線材も１ターンごとの絶縁だけでよいので、構造を簡単化することができるため、組立作業性が向上する。従って、棒状の単層巻タイプのパルストランスはその製造コストを安くすることができる。その上、パルストランスの低電圧側と高電圧側との距離が必然的に大きくとれるので、安全性も非常に高く、絶縁に対する信頼性も高いという利点がある。
特開平１０−１６４８６４号公報特開２００２−７５６７２号公報

しかしながら、このように棒状に構成したパルストランスは、１次巻線、２次巻線を単層巻に巻回しているので、巻回数が増えると大型化となり小型化が困難であるという問題がある。

しかしながら、巻線を積層していくタイプの閉磁路タイプのトランスでは、巻き上げ部分の耐電圧を確保するためにフッ素樹脂などをコーティングした高価な電線を使用したり、或いは層間テープ等を何重も施す必要があった。このため、構造が複雑になってコストがかかる割には信頼性はさほど得られないという不具合がある。

そこで本発明では、耐電圧性を確保しながら、小型化を実現できるパルストランスおよびこのパルストランスを用いた高圧放電ランプ点灯装置及びこれを用いた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明のパルストランスは、巻枠の中央に貫通孔を有するボビンと；一次巻線および、二つに分割されたそれぞれ直列に高圧放電ランプに接続され、一次巻線に磁気的に接続される二次巻線からなり、ボビンに二次巻線の高圧放電ランプとの接続側を巻始めとして巻回する第１の二次巻線、第１の二次巻線に積層して巻回する一次巻線、さらに一次巻線に積層して高圧放電ランプに接続される側を巻き終わりとして巻回する二次巻線と；ボビンの貫通孔に組み込むとともに閉磁路を形成した磁心と；を具備してることを特徴とする。

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り、用語の定義および技術的な意味は次による。

二次巻線は、二分割され高圧放電ランプの両端に直列に接続される。それぞれの二次巻線は、一次巻線と磁気的に接続される。このように構成すると二次巻線によって昇圧された高電圧パルスを二分割して高圧放電ランプに印加するのでそれぞれの分割された二次巻線にかかる電圧も二分割されるのでそれぞれの二次巻線にかかる電圧も分割されるので二次巻線の両端にかかる電圧を半分に抑えることができる。

また、これらの一次巻線および二つに分割された二次巻線をボビンに巻回する際には、分割された二次巻線の高圧放電ランプに接続される側から巻始め、中央に１次巻線を配し、さらにもう一つの二次巻線を高圧放電ランプに接続される側を巻き終わりとなるように巻回している。このように巻回することによって、電位差の大きい二次巻線の高圧放電ランプに接続される側をボビンの巻始めと巻終わりに配するようにしている。こうすることによって、電位差が最大となるものがボビンの中に収納される最大の距離を持って配置することができる。さらに、一次巻線に近い部分の二次巻線は高圧放電ランプと接続側とは逆の入力側になるので、電位差が小さく、一次巻線と二次巻線の境界は絶縁テープなどの既知の方法で行うことで十分絶縁することができるので、大型化することなくパルストランスを形成することができる。

請求項２の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、限流手段と；巻枠の中央に貫通孔を有するボビンと、ボビンに二次巻線の高圧放電ランプとの接続側を巻始めとして巻回する第１の二次巻線、第１の二次巻線に積層して巻回されコンデンサおよびスイッチング素子と直列接続する一次巻線、さらに一次巻線に積層して高圧放電ランプに接続される側を巻き終わりとして巻回する二次巻線と、ボビン貫通孔に組み込むとともに閉磁路を形成した磁心とを備えたパルストランスと；を具備したことを特徴とする。

限流手段は、所望の電力を出力するためのチョッパ回路、昇圧回路およびインダクタンスを許容する。

限流手段の出力に、二つに分割されたパルストランスの二次巻線が高圧放電ランプの両端に直列接続される。二分割されているパルストランスの二次巻線とパルストランスの一次巻線は磁気的に接続され、一次巻線は充電コンデンサおよび発振回路を接続することができる。

パルストランスは、これらの一次巻線および二つに分割された二次巻線をボビンに巻回する際には、分割された二次巻線の高圧放電ランプに接続される側から巻始め、中央に１次巻線を配し、さらにもう一つの二次巻線を高圧放電ランプに接続される側を巻き終わりとなるように巻回している。このように巻回することによって、電位差の大きい二次巻線の高圧放電ランプに接続される側をボビンの巻始めと巻終わりに配するようにしている。こうすることによって、電位差が最大となるものがボビンの中に収納される最大の距離を持って配置することができる。さらに、一次巻線に近い部分の二次巻線は高圧放電ランプと接続側とは逆の入力側になるので、電位差が小さく、一次巻線と二次巻線の境界は絶縁テープなどの既知の方法で行うことで十分絶縁することができるので、大型化することなくパルストランスを形成することができる。

請求項３の発明の照明装置は、請求項２記載の放電ランプ点灯装置と；放電ランプ点灯装置によって点灯される放電ランプと；を具備していることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電位差が最大の二次巻線の高圧放電ランプとの接続側をボビンの巻始めと巻き終わりに配置して、トランスの中心に一次巻線を配置しているので、一次巻線と二次巻線の境界の電位差を小さくできるため巻線間の境界の絶縁を大げさにすることなく絶縁することができ、ボビンに巻線を積層して構成できるので、パルストランスを大型化することなく、小型化することができるパルストランスを提供することができる。

請求項２の発明によれば、パルストランスが小型化できるので小型化を実現できる高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。

請求項３の発明によれば、請求項２の効果を奏した照明装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ点灯装を図１、図２および図３を参照して説明する。図１は高圧放電ランプ点灯装置の回路図、図２はパルストランスの斜視図、図３はパルストランスの断面図である。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付して、重複した説明の記載は省略または簡略化している。

図１の回路図において、交流電源Ｖｓに高圧放電ランプＬへの電源の入り切りを行う電源スイッチS1が接続される。高圧放電ランプ点灯装置１に入力された電力はフィルタ回路11、整流回路12、昇圧チョッパ回路13、降圧チョッパ回路14、極性反転回路15、高圧パルス発生回路IGおよび高圧放電ランプＬを順次接続している。

整流回路12は、ブリッジ型全波整流回路BD、コンデンサC1などからなり、商用交流電源Vsを整流し、直流電源を出力している。昇圧チョッパ回路13は、整流回路12の出力端にインダクタンスL1、スイッチング素子Q1の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1の両端には逆流素子用のダイオードD1を介して平滑用のコンデンサC2が接続されている。また、スイッチング素子Q1は、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴQ1のドレインがインダクタンスL1とダイオードD1の接続端に、ＦＥＴQ1のソースがコンデンサC2と整流回路12の出力端に接続されている。ＦＥＴQ1のゲートは、制御回路16と接続されている。昇圧チョッパ回路13はＦＥＴQ1のスイッチングにより、コンデンサC2にかかる電圧を制御して出力している。

降圧チョッパ回路14は、昇圧チョッパ回路13の出力端に、還流用のダイオードD2とスイッチング素子Q2の直列回路が接続されている。ダイオードD2の両端にインダクタンスL2および平滑用のコンデンサC3が接続されている。また、スイッチング素子Q2もまた電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）を用いており、ＦＥＴQ2のドレインが昇圧チョッパ回路13の出力端に、ＦＥＴQ2のソースがインダクタンスL2とダイオードD2の接続端に接続されている。ＦＥＴQ2のゲートは、制御回路16と接続されている。降圧チョッパ回路14はＦＥＴQ2のスイッチングにより、出力電力を調節して高圧放電ランプＬに供給する電力変換部として機能を有している。

降圧チョッパ回路14の出力端には、出力端と並列にチョッパ電圧検出回路18が接続され、出力端と直列にチョッパ回路電流検出回路17が接続されている。チョッパ回路の出力端に極性反転回路を介して接続される高圧放電ランプＬの出力電圧が現れるので、このチョッパ電圧検出回路でランプ電圧の変動を検知している。チョッパ電圧検出回路（ランプ電圧検出回路）18は高圧放電ランプ電圧を検出するとともに、高圧放電ランプＬの点灯・不点灯を検出やランプ電圧を検出した結果、高圧放電ランプＬの異常なども検出して、制御回路16に入力する。また、チョッパ回路14に極性反転回路15を介して接続される高圧放電ランプＬのランプ電流もまたこのチョッパ回路電流検出回路17でランプ電流の変動を検知している。これらのチョッパ電圧検出回路18とチョッパ回路電流検出回路17の検出結果から、ランプ電力を検出して制御回路16に入力し、制御回路16このランプ電力を所定値とするように降圧チョッパ回路14のＦＥＴQ2のスイッチング動作を制御している。

極性反転回路１５は、４つの電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Q3〜Q6からなるフルブリッジ回路で構成される。極性反転回路15の出力端には、高圧パルスを発生する高圧パルス発生回路IGに接続するパルストランスPTおよび高圧放電ランプＬが接続されている。

高圧パルス発生回路IGはパルストランスPTおよび発振回路STなどで構成され、高圧放電ランプＬにパルス状の高電圧を印加する。パルストランスPTは一次巻線26と二次巻線25から構成され、二次巻線25は第一の二次巻線25aと第二の二次巻線26bに二分割されて高圧放電ランプＬの両端に直列接続されている。パルストランスPTの一次巻線26は発振回路STに接続される。発振回路STは充電回路BTとコンデンサC4およびスイッチング素子S2からなる。スイッチング素子S2は制御回路16の命令によってスイッチングが制御される。

本発明の一実施の形態におけるパルストランスは、図２および図３のように巻枠２１の中央に貫通孔２２を有するとともに上下端に鍔２３を有したボビン２４と、このボビン２４に絶縁被膜を有して巻回した２分割した二次巻線２５ａ、２５ｂと、絶縁被膜を有した電線を少ない巻回数を巻回した一次巻線２６と、ボビン２４の下端側の鍔２３に配設するとともに一次巻線２６および二次巻線２５の引出し線を接続した端子２９と、ボビン２４の貫通孔２２に組み込むとともに閉磁路を形成した断面Ｅ字形状の磁心３０とを備えている。

二次巻線２５は第一の二次巻線２５ａと第二の二次巻線２５ｂに二分割されていて、一次巻線２６を挟んで積層されて巻回される。このとき、第一の二次巻線２５ａの高圧放電ランプに接続される側（Ｄ）を巻始めとしてボビンに巻回し、この第一の二次巻線２５ａが巻回した上に一次巻線を積層し、さらにその上に第二の二次巻線２５ｂが高圧放電ランプに接続される側（Ｅ）を巻終わりになるように巻回していく。また、各巻線が積層される層間には各層の絶縁を確実にするため絶縁テープ２７を配置して巻回している。

本実施形態のように、パルストランスPTを形成することによって、もっとも電位差の大きい二次巻線の高圧放電ランプに接続される側Ｄ・Ｅがパルストランスの巻回の両端に位置させることができ、また、パルストランスの巻回の中心に一次巻線を配してこの一次巻線の近傍の二次巻線はそれぞれ、高圧放電ランプとの接続側とは反対側Ｃ・Ｆが配置されるので、これらの巻線間の電位差は比較的小さいので、巻線間の絶縁を特別なものでなくとも十分絶縁および耐圧することができる。また、ボビンに一次巻線および二つの二次巻線を積層して巻回できるのでパルストランスを大型化することなく作成することができる。

また、パルストランスを大型化することなく制作できるので、本実施形態のようなパルストランスを用いれば高圧放電ランプ点灯装置も大型することなく作成することができる。

第二の実施形態の高圧放電ランプ点灯装置の回路図を図４に示す。本実施形態では、限流手段としてインダクタンスＬ１０を用いているものであり、そのたイグナイタは第一の実施形態と同じ構成である。本実施形態も第一の実施形態と同様、パルストランスを大型化することなく制作できるので、本実施形態のようなパルストランスを用いれば高圧放電ランプ点灯装置も大型することなく作成することができる。

図５は本発明の第三の実施の形態に係る照明装置の構成を示す斜視図である。図中１００は、第１の実施の形態の高圧放電ランプ点灯装置で、この高圧放電ランプ点灯装置１００は器具本体１０１と別置されている。前記器具本体１０１に高圧放電ランプLを装填している。このような構成の照明装置においては、第１の実施の形態における高圧放電ランプ点灯装置１の効果を有する照明装置が得られる。

本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ点灯装置の回路図。同じくパルストランスの斜視図。同じくパルストランスの断面図。本発明の第二の実施形態の高圧放電ランプ点灯装置の回路図。本発明の第３の実施形態である照明装置の斜視図。

符号の説明

１・・・放電ランプ点灯装置Ｌ・・・高圧放電ランプＰＴ・・・パルストランス２６・・・一次巻線２５ａ・・・第一の二次巻線２５ｂ・・・第二の二次巻線

Claims

巻枠の中央に貫通孔を有するボビンと；
一次巻線および、二つに分割されたそれぞれ直列に高圧放電ランプに接続され、一次巻線に磁気的に接続される二次巻線からなり、ボビンに二次巻線の高圧放電ランプとの接続側を巻始めとして巻回する第１の二次巻線、第１の二次巻線に積層して巻回する一次巻線、さらに一次巻線に積層して高圧放電ランプに接続される側を巻き終わりとして巻回する二次巻線と；
ボビンの貫通孔に組み込むとともに閉磁路を形成した磁心と；
を具備してることを特徴とするパルストランス。
限流手段と；
巻枠の中央に貫通孔を有するボビンと、ボビンに二次巻線の高圧放電ランプとの接続側を巻始めとして巻回する第１の二次巻線、第１の二次巻線に積層して巻回されコンデンサおよびスイッチング素子と直列接続する一次巻線、さらに一次巻線に積層して高圧放電ランプに接続される側を巻き終わりとして巻回する二次巻線と、ボビン貫通孔に組み込むとともに閉磁路を形成した磁心とを備えたパルストランスと；
を具備したことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
照明器具本体と；
照明器具本体に配設される高圧放電ランプと；
請求項２記載の高圧放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。