JP5111415B2 - トランス - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、放電灯点灯装置用のトランスに関するものである。
蛍光ランプを点灯する装置には、CO2削減や効率向上による省エネルギー化および長寿命化が求められている。
特許文献1には、蛍光灯放電灯を負荷とした回路に使用するトランスの構造について記載されている。例えば、プッシュプル回路により放電灯を点灯させる際のトランスの構造として放電灯の電極を予熱する予熱巻線の構造について記載されている。
特開平9−35885号公報
本発明は、例えば、1次巻線を巻くための窓面積を確保すると共に1次巻線と2次巻線との絶縁性能を確保することを目的とする。
本発明のトランスは、1次巻線が巻かれた1次巻線セクションと、前記1次巻線セクションを挟んだ両側のセクションのうち片側のセクションであって第1の2次巻線が巻かれた第1の2次巻線セクションと、前記1次巻線セクションを挟んだ両側のセクションのうち前記第1の2次巻線セクションでない片側のセクションであって第2の2次巻線が巻かれた第2の2次巻線セクションとを有するボビンと、前記1次巻線セクションと前記第1の2次巻線セクションとを仕切る第1のセパレータと、前記1次巻線セクションと前記第2の2次巻線セクションとを仕切る第2のセパレータとを備える。
本発明によれば、例えば、1次巻線を巻くための窓面積を確保すると共に1次巻線と2次巻線との絶縁性能を確保することができる。
実施の形態1における放電灯点灯装置100の回路図。 実施の形態1におけるバラストチョーク200の外観図。 実施の形態1におけるバラストチョーク200のコイルと接続端子209との配置図。 実施の形態1におけるプリント基板300を示す図。 実施の形態2(実施例1)におけるバラストチョーク200のコイルと接続端子209との配置図。 実施の形態2(実施例2)における放電灯点灯装置100の回路図。 実施の形態2(実施例2)におけるバラストチョーク200のコイルと接続端子209との配置図。
実施の形態1.
放電灯に接続する1次巻線および複数の2次巻線を有する放電灯点灯装置用トランスについて説明する。
図1は、実施の形態1における放電灯点灯装置100の回路図である。
実施の形態1における放電灯点灯装置100について、図1に基づいて以下に説明する。
放電灯点灯装置100は整流回路110、アクティブフィルタ回路120、インバータ回路130、インバータ制御回路140、バラストチョーク200およびランプ負荷回路160を備える。
整流回路110は商用電源101からの交流電圧(電流)を整流する。
アクティブフィルタ回路120は整流回路110により整流された電圧を平滑化する。
インバータ回路130はアクティブフィルタ回路120により平滑化された電圧を高周波で出力する。
インバータ制御回路140はインバータ回路130のスイッチング素子131を制御する。
バラストチョーク200およびランプ負荷回路160はインバータ回路130から出力された電圧によりランプ(放電灯)を点灯させる。
放電灯点灯装置100は、バラストチョーク200に直列に接続される2つの熱陰極形放電灯(以下、放電灯という)(102、103)を点灯させる。
以下に、バラストチョーク200とランプ負荷回路160との詳細について説明する。
バラストチョーク200は、Pコイル210、S1コイル211、S2コイル212およびS3コイル213を備える。
Pコイル210は「1次巻線」である。1次巻線は、放電灯に流れる電流を制限する。
S1コイル211、S2コイル212およびS3コイル213は「2次巻線」である。2次巻線は、ランプ負荷回路160の予熱コンデンサに蓄電して放電灯の電極を予熱する。
ランプ負荷回路160は、直流カットコンデンサ161、始動コンデンサ162および各放電灯の電極(フィラメント)を予熱する予熱コンデンサ(163〜165)を備える。
バラストチョーク200およびランプ負荷回路160の各部品は「インバータ回路130→Pコイル210→S1コイル211→予熱コンデンサa163→放電灯a102→S2コイル212→予熱コンデンサb164→放電灯b103→予熱コンデンサc165→S3コイル213→直流カットコンデンサ161→インバータ回路130」の並びで接続される。始動コンデンサ162は、S1コイル211〜S3コイル213に並列に接続される。
Pコイル210は、一端部(P)が電源側(インバータ回路130)に接続すると共に他端部(P)がS1コイル211に接続する。
S1コイル211は、一端部(S1)がPコイル210に接続すると共に他端部(S1)が予熱コンデンサa163を介して放電灯a102の電極(A)に接続し、予熱コンデンサa163を介して放電灯a102の電極(A)を予熱する。
S2コイル212は、一端部(S2)が放電灯a102の電極(B)に接続すると共に他端部(S2)が予熱コンデンサb164を介して放電灯b103の電極(C)に接続し、放電灯a102の電極(B)を予熱すると共に予熱コンデンサb164を介して放電灯b103の電極(C)を予熱する。
S3コイル213は、一端部(S3)が予熱コンデンサc165を介して放電灯b103の電極(D)に接続すると共に他端部(S3)が直流カットコンデンサ161を介してインバータ回路130に接続し、放電灯b103の電極(D)を予熱する。
予熱コンデンサa163は、放電灯a102の両端側の電極のうち放電灯b103と反対側(電源側)の電極(A)に接続し、放電灯a102の電極(A)を予熱する。
予熱コンデンサb164は、放電灯a102の両端側の電極のうち放電灯b103側の電極(B)に接続すると共に放電灯b103の両端側の電極のうち放電灯a102側の電極(C)に接続し、放電灯a102の電極(B)および放電灯b103の電極(C)を予熱する。
予熱コンデンサc165は、放電灯b103の両端側の電極のうち放電灯a102と反対側の電極(D)に接続し、放電灯b103の電極(D)を予熱する。
Pコイル210の一端部(P)とS1コイル211の一端部(S1)とは基準電位が共通になる。
放電灯a102の電極(A)は高圧側であり、放電灯b103の電極(D)は低圧側である。
図1において、各コイルの両端部に記した符号(1)、(3)、(5)、(6)、(7)、(9)、(10)は、後述するバラストチョーク200の接続端子を示している。
図2は、実施の形態1におけるバラストチョーク200の外観図である。
実施の形態1におけるバラストチョーク200の外観について、図2に基づいて以下に説明する。
バラストチョーク200は、各コイル(斜線部分)が巻かれたボビン201を備える。
ボビン201は、上面図に示すように、2つのE型のコア(鉄心)(205、206)を備える。ギャップ無コア206はE型の上突部、中央突部(点線部分)および下突部それぞれの長さが同じである。ギャップ付コア205はE型の中央突部(点線部分)の長さがE型上下の突部より短い。ギャップ無コア206とギャップ付コア205とは向かい合わせに互いのE型上下の突部で接し、互いのE型中央突部の間にギャップを有する。
ギャップ付コア205のE型の背部とギャップ無コア206のE型の背部とにはコアテープ207が貼られる(例えば、右側面図参照)。
各コイルは、ギャップ無コア206のE型中央の突部とギャップ付コア205のE型中央の突部とに巻かれる。以下、各コイルが巻かれるギャップ無コア206のE型中央の突部とギャップ付コア205のE型中央の突部とを「コア」という。
コアは、両端部(E型の縦部)の近くに一つずつセパレータ(202、203)を有し、2つのセパレータによって長さ方向に3つのセクション(291、293、292)に仕切られている。
以下、ギャップ付コア205側のセパレータを「セパレータa202」、ギャップ無コア206側のセパレータを「セパレータb203」という。
また、3つのセクションのうち中央部分の幅広いセクション(セパレータa202とセパレータb203との間)を「巻きセクションa291」、3つのセクションのうちギャップ付コア205側の幅狭いセクション(セパレータa202とギャップ付コア205のE型縦部との間)を「巻きセクションb292」、3つのセクションのうちギャップ無コア206側の幅狭いセクション(セパレータb203とギャップ無コア206のE型縦部との間)を「巻きセクションc293」という。
巻きセクションa291には、Pコイル210が巻かれると共にセパレータb203の近くでバラストチョーク200の外周にS1コイル211が巻かれる。Pコイル210とS1コイル211との間には絶縁テープ208Bが挟まれる。また、巻きセクションa291には外装テープ208Aが貼られる。
巻きセクションb292にはS2コイル212が巻かれ、巻きセクションc293にはS3コイル213が巻かれる。
各セパレータにより、Pコイル210とS2コイル212およびPコイル210とS3コイル213が絶縁され、バラストチョーク200の長寿命化を図れる。
また、S2コイル212の巻きセクションb292とS3コイル213の巻きセクションc293とを設けたことにより、S2コイル212とS3コイル213とをPコイル210の外周に巻く必要が無く、Pコイル210を多重に巻くことができる。
ボビン201は、巻きセクションb292側の端部と巻きセクションc293側の端部とのそれぞれに複数の接続端子209(例えば、表記(5)(7)(3)(9)(1))を備える。
図3は、実施の形態1におけるバラストチョーク200のコイルと接続端子209との配置図である。
図3では、セパレータa202を右側、セパレータb203を左側に配置して、ギャップ付コア205とギャップ無コア206とを取り除き、コア部分の断面を示し、各コイル部分を「×」印で示している。
各コイルと各接続端子209との接続関係について、図3に基づいて以下に説明する。
ボビン201は、セパレータa202側の端部とセパレータb203側の端部とのそれぞれに接続端子209を配置する5つの区画を一列に有する。セパレータa202側の区画を手前から「(5)」「(4)」「(3)」「(2)」「(1)」と記す。また、セパレータb203側の区画を手前から「(6)」「(7)」「(8)」「(9)」「(10)」と記す。
ボビン201は、セパレータa202側の区画(5)(3)および(1)に接続端子209が配置され、セパレータb203側の区画(6)(7)(9)(10)に接続端子209が配置されている。
以下、区画(x)に配置された接続端子209を「接続端子(x)」という。
Pコイル210は、巻きセクションa291に巻かれ、一端で接続端子(1)に接続し、他端で接続端子(7)に接続する。
S1コイル211は、Pコイル210の外周に巻かれ、一端で接続端子(7)に接続し、他端で接続端子(6)に接続する。
S2コイル212は、巻きセクションb292に巻かれ、一端で接続端子(5)に接続し、他端で接続端子(3)に接続する。
S3コイル213は、巻きセクションc293に巻かれ、一端で接続端子(9)に接続し、他端で接続端子(10)に接続する。
S2コイル212を巻きセクションb292側の接続端子(5)(3)に接続し、S3コイル213を巻きセクションc293側の接続端子(9)(10)に接続したことにより、各コイルを他のコイルに接することなく接続端子209に接続させることが容易になる。
バラストチョーク200は後述するプリント基板に取り付けられ、バラストチョーク200の各接続端子209はプリント基板に取り付けられる放電灯点灯装置100の各回路と電気的に接続する。
接続端子(1)はインバータ回路130に接続し、接続端子(6)は予熱コンデンサa163を介して放電灯a102の電極(A)に接続し、接続端子(5)は放電灯a102の電極(B)に接続し、接続端子(3)は予熱コンデンサb164を介して放電灯b103の電極(C)に接続し、接続端子(9)は予熱コンデンサc165を介して放電灯b103の電極(D)に接続し、接続端子(10)は直流カットコンデンサ161に接続する。
これにより、バラストチョーク200の各コイルは、図1で示した回路を構成する。
図4は、実施の形態1におけるプリント基板300を示す図である。
実施の形態1におけるプリント基板300について、図4に基づいて以下に説明する。
プリント基板300は、長方形(例えば、縦横比1:6以上)であり、整流回路部310、アクティブフィルタ回路部320、インバータ制御回路部340、インバータ回路部330、バラストチョーク部350、ランプ負荷回路部360および放電灯接続部370が順番に横並びで配置されている。
例えば、バラストチョーク200は、各接続端子209がプリント基板300の長辺側に並べて配置され、バラストチョーク部350に取り付けられる。バラストチョーク200の接続端子(1)(3)(5)はプリント基板300の一方の長辺と平行に並び、バラストチョーク200の接続端子(6)(7)(9)(10)はプリント基板300の他方の長辺と平行に並ぶ。
上記のようにプリント基板300にバラストチョーク200を配置することにより、プリント基板300の導体パターンが複雑にならず、導体パターンの間隔を広く確保し易くなる。
実施の形態1では、例えば、以下のような放電灯点灯用トランス(バラストチョーク200)について説明した。
放電灯点灯用トランスは、インバータ式熱陰極形放電灯点灯装置が備えるランプチョークである。
放電灯点灯用トランスのボビンは、ランプ電流の制限を行う1次巻線(Pコイル210)と熱陰極形放電灯(ランプ)の電極を予熱する複数の2次巻線(Sxコイル)を有する。さらに、ボビンは、1次巻線と2次巻線との夫々の巻きセクションを備えると共に、端部にプリント基板との接続用端子を備える。
放電灯点灯用トランスは、2次巻線(S2コイル212、S3コイル213)をボビン端部の夫々の巻きセクションに配置すると共に、端部の巻きセクションに巻かれた夫々の2次巻線は近傍の端部の接続用端子に接続する。
放電灯点灯装置は、2灯の熱陰極形放電灯を直列接続し、電極を予熱して2灯の放電灯を点灯させる。
放電灯点灯用トランスは、放電灯間の第1の電極予熱巻線(S2コイル212)と、1次巻線と最も電位差のある第2の電極予熱巻線(S3コイル213)とが端部の2つの巻きセクションに配置され、1次巻線と接続される第3の電極予熱巻線(S1コイル211)を1次巻線の外周に配置される。
第1の電極予熱巻線(S2コイル212)の接続端子(図3(3)(5))は、1次巻線の放電灯への接続端子(図3(7))とは反対側に配置され、第2の電極予熱巻線(S3コイル213)の接続端子(図3(9)(10))は、第1の電極予熱巻線の接続端子とは反対側に配置される。
放電灯点灯用トランスは、縦横比が例えば1:6以上である長方形プリント基板上に端子部が長辺と平行になるように配置される。
インバータ式熱陰極形放電灯点灯装置は、プリント基板の端部に近い側に配置されるランプ周辺の回路部品(ランプ負荷回路部360)、放電灯点灯用トランス、直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部(インバータ回路130)のスイッチング素子とが順に配置される。
実施の形態1のバラストチョークは、例えば、以下のような効果を奏する。
(1)セパレータで1次巻線(Pコイル210)と絶縁された巻きセクション(巻きセクションb292、巻きセクションc293)を設け、各巻きセクションに2次巻線(S2コイル212、S3コイル213)を巻いたので、始動電圧が高くても巻線間の絶縁の信頼性を確保することができる。
(2)1次巻線と同電位となる2次巻線(S1コイル211)以外の2次巻線(S2コイル212、S3コイル213)を1次巻線とは別の巻きセクションに配置したので、1次巻線を巻くことが可能な窓面積を削減することなく絶縁性能を確保できる。
(3)ボビン両端に設けられた各巻線の端子(接続端子209)をそれぞれの巻線直近のボビン端部に設けたので、各巻線を端子に導く際に他の巻線に接することがなく、絶縁性能の確保が確実である。
バラストチョークをプリント基板上に配置して放電灯点灯装置を構成する際、バラストチョークの端子の方向配置が重要になってくる。
バラストチョークの端子がプリント基板の長辺方向に平行になるようにしたことで、プリント基板のパターン間の絶縁距離を所定値以上に確保することができる。さらに、ランプ側回路部品(ランプ負荷回路部360に取り付けられる部品)へのパターン配置と、バラストチョークの1次巻線のインバータ回路へのパターン配置とが容易になる。
バラストチョーク200は、放電灯点灯装置以外で用いられてもよい。
また、本実施の形態では、バラストチョーク200にギャップ有りとギャップ無しとを組み合わせたセンターギャップ方式のコアを用いる場合について説明したが、ギャップ有りのものを2つ組み合わせたコアを用いてもよく、またセンターギャップ方式でないコアを用いてもよい。
実施の形態2.
3つの巻きセクションを有するバラストチョーク200の別形態について説明する。
以下、実施の形態1と異なる事項について主に説明する。説明を省略する事項については実施の形態1と同様である。
<実施例1>
Pコイル210を巻くセクションを2つに分けた実施例について説明する。
図5は、実施の形態2(実施例1)におけるバラストチョーク200のコイルと接続端子209との配置図である。図5は、実施の形態1の図3に対応している。
実施の形態2(実施例1)におけるバラストチョーク200について、図5に基づいて以下に説明する。
バラストチョーク200は、セパレータa202とセパレータb203との間にセパレータc204を備える。
以下、セパレータa202とセパレータc204との間を「巻きセクションa294」、セパレータc204とセパレータb203との間を「巻きセクションa295」という。
また、1次巻線はP1コイル214として巻きセクションa294に巻かれると共に、P2コイル215として巻きセクションa295に巻かれる。S1コイル211はP2コイル215の外周に巻かれる。
<実施例2>
放電灯を1灯にした実施例について説明する。
図6は、実施の形態2(実施例2)における放電灯点灯装置100の回路図である。図6は、実施の形態1の図1に対応している。
図7は、実施の形態2(実施例2)におけるバラストチョーク200のコイルと接続端子209との配置図である。図7は、実施の形態1の図3に対応している。
実施の形態2(実施例2)における放電灯点灯装置100について、図6および図7に基づいて以下に説明する。
図6に示すように、放電灯点灯装置100に接続される放電灯は1灯(放電灯a102)であり、バラストチョーク200に巻かれる2次巻線は2つ(S1コイル211、S3コイル213)である。
図7に示すように、Pコイル210は巻きセクションa291に巻かれ、一端で接続端子(1)に接続し、他端で接続端子(7)に接続する。
S1コイル211は巻きセクションc293に巻かれ、一端で接続端子(7)に接続し、他端で接続端子(6)に接続する。
S3コイル213は巻きセクションb292に巻かれ、一端で接続端子(5)に接続し、他端で接続端子(3)に接続する。
接続端子(1)はインバータ回路130に接続し、接続端子(6)は予熱コンデンサa163を介して放電灯a102の電極(A)に接続し、接続端子(5)は予熱コンデンサc165を介して放電灯a102の電極(B)に接続し、接続端子(3)は直流カットコンデンサ161に接続する。
実施の形態2で説明したバラストチョーク200は、3つの巻きセクションを有することにより、実施の形態1と同じ効果を奏する。
100 放電灯点灯装置、101 商用電源、102 放電灯a、103 放電灯b、110 整流回路、120 アクティブフィルタ回路、130 インバータ回路、131 スイッチング素子、140 インバータ制御回路、160 ランプ負荷回路、161 直流カットコンデンサ、162 始動コンデンサ、163 予熱コンデンサa、164 予熱コンデンサb、165 予熱コンデンサc、200 バラストチョーク、201 ボビン、202 セパレータa、203 セパレータb、204 セパレータc、205 ギャップ付コア、206 ギャップ無コア、207 コアテープ、208A 外装テープ、208B 絶縁テープ、209 接続端子、210 Pコイル、211 S1コイル、212 S2コイル、213 S3コイル、214 P1コイル、215 P2コイル、291 巻きセクションa、292 巻きセクションb、293 巻きセクションc、294 巻きセクションa、295 巻きセクションa、300 プリント基板、310 整流回路部、320 アクティブフィルタ回路部、330 インバータ回路部、340 インバータ制御回路部、350 バラストチョーク部、360 ランプ負荷回路部、370 放電灯接続部。

Claims (4)

  1. 1次巻線が巻かれると共に前記1次巻線の外周に第3の2次巻線が巻かれた1次巻線セクションと、前記1次巻線セクションを挟んだ両側のセクションのうち片側のセクションであって第1の2次巻線が巻かれた第1の2次巻線セクションと、前記1次巻線セクションを挟んだ両側のセクションのうち前記第1の2次巻線セクションでない片側のセクションであって第2の2次巻線が巻かれた第2の2次巻線セクションとを有するボビンと、
    前記1次巻線セクションと前記第1の2次巻線セクションとを仕切る第1のセパレータと、
    前記1次巻線セクションと前記第2の2次巻線セクションとを仕切る第2のセパレータとを備え、
    前記第1の2次巻線の一端が、第2の放電灯と直列に接続される第1の放電灯の両端側にある電極のうち前記第2の放電灯側にある第2の電極に接続され、
    前記第1の2次巻線の他端が、前記第2の放電灯の両端側にある電極のうち前記第1の放電灯側にある第3の電極に接続され、
    前記第2の2次巻線の一端が、前記第2の放電灯の両端側にある電極のうち前記第1の放電灯側の反対側にある第4の電極に接続され、
    前記第3の2次巻線の一端が、前記第1の放電灯の両端側にある電極のうち前記第2の放電灯側の反対側にある第1の電極に接続され、
    前記第3の2次巻線の他端が、前記1次巻線の一端に接続される
    ことを特徴とするトランス。
  2. 前記ボビンは、さらに、前記第1の2次巻線セクション側に第1の端子部を有すると共に前記第2の2次巻線セクション側に第2の端子部を有し、前記第1の2次巻線が前記第1の端子部に接続し、前記第2の2次巻線が前記第2の端子部に接続する
    ことを特徴とする請求項1記載のトランス。
  3. 前記第1の端子部が一列に配置された複数の端子を有すると共に前記第2の端子部が一列に配置された複数の端子を有し、前記第1の端子部の複数の端子と前記第2の端子部の複数の端子とが長方形のプリント基板の長辺側に配置されて前記プリント基板に接続される
    ことを特徴とする請求項記載のトランス。
  4. 前記プリント基板に設けられるインバータ回路部と前記プリント基板に設けられる放電灯負荷回路部との間に配置されて前記プリント基板に接続される
    ことを特徴とする請求項記載のトランス。
JP2009054794A 2009-03-09 2009-03-09 トランス Expired - Fee Related JP5111415B2 (ja)

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