JPH0767357A - 放電管用インバーター回路 - Google Patents

放電管用インバーター回路

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JPH0767357A
JPH0767357A JP5237342A JP23734293A JPH0767357A JP H0767357 A JPH0767357 A JP H0767357A JP 5237342 A JP5237342 A JP 5237342A JP 23734293 A JP23734293 A JP 23734293A JP H0767357 A JPH0767357 A JP H0767357A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷陰極蛍光管、熱陰極蛍光管、水銀灯、ナト
リウム灯、メタルハライド灯、ネオン灯などの放電管用
インバーター回路に関する。 【構成】 放電管用インバーター回路の二次側回路を高
周波の給電回路とし、二次側回路に生ずる寄生容量を誘
導性バラスト或は漏洩磁束型トランスの誘導性出力との
間で構成する共振回路の一部としてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷陰極蛍光管、熱陰極
蛍光管、水銀灯、ナトリウム灯、メタルハライド灯、ネ
オン灯などの放電管用インバーター回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】放電管を点灯するには、商用電源をはじ
めとする高圧電源と、これに電流制限のためのバラスト
からなる点灯回路を必要とするが、近年、点灯回路の小
型化のため、また、可搬型機器の普及のため低圧の直流
電源から高圧の電源を得るためにインバーター回路が用
いられるようになった。その放電管用インバーター回路
におけるバラストとしては、容量性や誘導性のものが考
えられるが、一般には容量性のコンデンサーが用いられ
ている。ところで、可搬機器の小型化と軽量化のため、
その放電管用インバーター回路の小型化が求められてい
るが、一般に、インバーター回路の駆動周波数を高くす
ることによって、昇圧トランスやコンデンサーなどの周
辺部品が小型になりインバーター回路全体の小型化が可
能とされている。しかし、周波数を高くしていくと、昇
圧トランスの二次巻線や配線などによって生じる寄生容
量の影響が無視できなくなる。また、放電管用インバー
ター回路に用いられる昇圧トランスのコア形状は、磁束
の漏洩を効率上有害なものと捉える基本設計から閉塞磁
束型、つまり、ＥＩ型或いはＥＥ型が採用されることが
多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】放電管用インバーター
回路において、回路上最もスペースを要しているのは昇
圧トランスであり、昇圧トランスの小型化が難しいこと
がインバーター回路全体の形状を小さくできない原因と
なっている。そこで、該昇圧トランスの小型化を図るた
め、放電管用インバーター回路の駆動周波数を高くして
いくと、昇圧トランスの二次巻線や配線などによって生
じる寄生容量の影響がしだいに無視できなってくるの
で、駆動周波数を高くするには限界がある。具体的に
は、図３に示されている如きコレクター共振型放電管用
インバーター回路において、昇圧トランス２１の二次側
のバラストコンデンサー２２はインバーター回路の駆動
周波数によっても異なるが、通常数ＰＦから数拾ＰＦが
使われている。一方、昇圧トランス２１の二次側寄生容
量２３、蛍光管２４の周辺に生じる寄生容量２５は通常
数ＰＦ程度の値を有する。上記寄生容量２５は昇圧トラ
ンス２１の二次側出力から蛍光管２４までの配線が長い
場合にはより大きな値となって現れるため、配線の長さ
にも制限がある。該回路においては昇圧トランス２１の
二次側に誘起された高電圧はバラストコンデンサー２２
と寄生容量２５によって分圧されて放電管２４に供給さ
れる。そして、そのインバーター回路の駆動周波数が高
くなるに従い、バラストコンデンサー２２は設計上小さ
な値となるため、高い駆動周波数の領域においては寄生
容量２５の比率がバラストコンデンサー２２に比べて大
きくなり、その影響は蛍光管２４に給電される放電電圧
が低下し、蛍光管２４の輝度の低下となって現れるた
め、昇圧トランス２１の巻線比を設計値よりも大きくす
るなどの配慮が必要となってくる。また、一次側から見
た負荷は、バラストコンデンサー２２及び寄生容量２
３、２５の影響により容量性となり、力率を悪化させ
る。このことは、一次側のコレクター巻線に流れる無効
電流を増大させる結果となり、コレクター巻線の銅損と
なって効率を悪化させる結果となる。
【０００４】そのため、寄生容量までを含めた新たな回
路設計を行うことによって、より高い駆動周波数の使用
を可能にし、昇圧トランスの一層の小型化を進める必要
がある。
【０００５】また、バラストコンデンサーとして用いら
れる高耐圧コンデンサーには高い信頼性が要求される
が、該コンデンサーの不良による放電管用インバーター
回路の不良も少なくなかった。そこで、信頼性の面から
はバラストとしてのコンデンサーを用いないことが望ま
しい。さらに、バラストとして誘導性のチョークコイル
を採用することも考えられるが、一方で誘導性の負荷は
自励型の放電管用インバーター回路の起動や発振の継続
を困難にすることがある。
【０００６】それを解決するために、誘導性のバラスト
を用いる放電管用インバーター回路においては、二次側
に容量性の負荷を追加し、一次側から見た誘導性の負荷
を打ち消すことによって、そのインバーター回路の起動
や発振の継続を容易にする。
【０００７】また、従来の放電管用インバーター回路で
はコアにＥＩ型或いはＥＥ型の形状を採用しているが、
該コア形状ではコアの体積がそのインバーター回路全体
に占める割合が大きく、その回路の小型化の障害となっ
ている。しかし、閉塞磁束型のトランス構造を採用する
限り、昇圧トランスの小型化には限界がある。そこで、
コア形状と磁気回路を見直すことによって昇圧トランス
の小型化を実現する必要がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の如き観点
に鑑みてなされたものであって、放電管用インバーター
回路の二次側回路を高周波の給電回路とし、二次側回路
に生ずる寄生容量を誘導性バラスト或は漏洩磁束型トラ
ンスの誘導性出力との間で構成する共振回路の一部とし
た放電管用インバーター回路を提供しようとするもので
ある。
【０００９】
【作用】次に、本発明の作用について説明する。放電管
用インバーター回路において、昇圧トランスの二次側回
路に生じる寄生容量には、二次巻線に生じる寄生容量
と、配線と放電管周辺に生じる寄生容量があるが、従来
の電流制限として用いられていたバラストコンデンサー
を無くし、昇圧トランスを極端な漏洩磁束型の昇圧トラ
ンスとすることにより該トランスの出力は誘導性とな
り、また、二次側回路に生じる寄生容量と極端な漏洩磁
束型昇圧トランスの誘導性出力とにより共振回路を形成
することによって、従来有害とされていた寄生容量を逆
に活用して放電管に高い放電電圧を給電する。
【００１０】漏洩磁束型トランスはトランス自体に電流
制限効果があり、その出力は誘導性となるためにチョー
クコイルと同様の効果があるが、これをさらに進めてコ
ア材を棒状とし、昇圧トランスの形状を棒状の漏洩磁束
型トランスとすることにより極端な漏洩磁束効果を持た
せると、一次巻線近傍の二次巻線は漏洩磁束トランスと
しての効果を有し、同時に一次巻線から遠端の二次巻線
はチョークコイルとしての効果を有するので、該トラン
スは昇圧比が可変の閉塞磁束型トランスと、この二次側
巻線に直列に接続された、インダクタンスが可変のバラ
ストチョークコイルから構成された等価回路とみなすこ
とができ、形態からは、チョークコイルと昇圧トランス
とを一体とした構造と見ることができる。しかし、昇圧
トランスを極端な漏洩磁束型とすると、一次巻線近傍の
昇圧トランスとして働く二次巻線部分よりも、一次巻線
遠端のチョークコイルとして働く二次巻線部分の割合が
大きく、強い電流制限作用を有するために放電管に十分
な放電電流を供給することができない。そこで、チョー
クコイルの誘導成分を二次側回路に生じる寄生容量また
はこれと並列に接続された補助容量によって打ち消して
やることにより直列共振回路を構成し、放電管に高い放
電電圧を給電する。
【００１１】また、バラストとしてチョークコイルを用
いた場合は、共振回路は該チョークコイルと放電管周辺
に生じる寄生容量との間に直列共振回路を形成すること
になり、上記と同様に放電管に高い放電電圧を給電する
ことができる。上記の寄生容量が十分な大きさでなく、
直列共振に必要な容量に達しない場合は放電管と並列に
補助容量を付加することによって共振周波数を調整す
る。
【００１２】また、昇圧トランスの二次巻線及び配線や
放電管周辺に生じる寄生容量が設計上無視できない値で
あっても、誘導性バラストと共振回路を形成するので放
電管に高い放電電圧を給電することができる。
【００１３】
【実施例】以下、図面を参照しながら説明する。図１は
本発明の一実施例を示す等価回路図であって、バラスト
を従来のコンデンサーからチョークコイルとしたもので
ある。昇圧トランス１の二次側回路のチョークコイル２
は電流制限の効果を有すると共に、放電管３の周辺に生
じる寄生容量４と直列共振回路を構成することにより放
電管３に高電圧を供給する。この場合、放電管３の周辺
に生じる寄生容量４が直列共振の計算値に達しないとき
には、並列に補助容量５を加えることによって共振周波
数を調節する。６は昇圧トランス１の二次側寄生容量で
ある。
【００１４】図２は本発明の他の実施例を示す等価回路
図であって、昇圧トランス１を極端な漏洩磁束型とした
もので、二次側出力は誘導性となる。トランス１の巻線
間に生じる寄生容量と放電管３の周辺に生じる寄生容量
などの二次側回路に生ずる寄生容量７が誘導性の二次側
出力と共振回路を構成し、放電管３に高電圧を給電す
る。この場合、上記寄生容量７が直列共振の計算値に達
しないときには、並列に補助容量５を加えることによっ
て共振周波数を調節する。
【００１５】図４及び図５は昇圧トランス１を極端な漏
洩磁束型とした場合の外形を示しており、昇圧トランス
１は円柱状の形状としてある。その他、角柱状などに形
成することもできる。丸棒状コア１１の一方の終端に昇
圧トランス１のベース巻線１２を巻き、隣接して一次巻
線であるコレクター巻線１３を巻く。さらに、その隣に
巻く二次巻線１４は一次巻線の近傍１５より巻き始め、
二次巻線終端１７まで巻くが、一次巻線近傍１５を接地
した場合は、一次側回路から最も離れた二次巻線終端１
７が最も高電圧となる。そして、昇圧トランス１の二次
巻線終端１７の反対側端には周辺回路部品を実装した短
冊状プリント基板１８の一端側が軸方向に沿って一体的
に連結されている。
【００１６】上記二次巻線１４を0.04mm程度の線径で１
０００ターンから４０００ターン程度を巻くと、線間に
生じる寄生容量と放電管周辺に生じる寄生容量などの二
次側回路に生ずる寄生容量７が誘導性の二次側出力と共
振回路を構成し、放電管３に高電圧を給電する。
【００１７】この場合、放電開始電圧１０００Ｖ、定常
放電電圧３００Ｖ、電力２Ｗの冷陰極管用インバーター
回路を設計においては、昇圧トランス１の形状は直径4.
8mm、長さ35mmとなり、従来のＥＥ型或いはＥＩ型のコ
アの昇圧トランスを用いた同仕様のインバーター回路に
比べて非常に小型なものとなる。また、昇圧トランスの
組立は、巻線後ボビンに丸棒状コア１１を挿入するだけ
なので量産上も有利な形状となる。
【００１８】そして、寄生容量が効果的に働く範囲は、
冷陰極管用のインバーター回路における設計では、１０
０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚとなるため、インバーター回路
に使われる昇圧トランスは非常に小型のものとすること
ができる。
【００１９】図６は従来のインバーター回路における放
電管の放電電流を示しており、図７は本発明によるイン
バーター回路における放電管の放電電流を示している。
従来のインバーター回路では、図６に示されているよう
に、蛍光管に流れる電流波形が歪んでおり、高次の高調
波を含むためにこれらの高調波が輻射雑音となりやすい
が、本発明によるインバーター回路では、高周波の給電
回路が直列共振回路となっているため、図７に示される
ように、電流波形及び電圧波形が正弦波に近くなり、高
調波をほとんど含まない。その結果、輻射雑音の大半は
基本波のみとなり、雑音対策上有利となる。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によれば、寄生容量を共振回路の一部として利用する
ことによって、従来より高い駆動周波数を採用すること
ができるようになり、昇圧トランスを小型にすることが
できる。
【００２１】また、容量成分と誘導成分が打ち消し合う
ので力率が改善され、その結果、昇圧トランスの一次側
卷線に流れる無効電流が少なくなるため、銅損による損
失が少なくなりインバーター回路の効率が向上する。
【００２２】さらに、昇圧トランスの二次巻線の高圧部
分は一次巻線から最も離れた遠端に終端できるため、高
圧対策上も有利な形状となる。
【００２３】さらにまた、条件を選ぶことによって、高
耐圧コンデンサーを省略することができるため、これら
のコンデンサーの不良によるインバーター回路の不良を
防いで信頼性を高めた上に、回路の簡略化と小型化がで
きる。
【００２４】そしてまた、漏洩磁束トランスの性質とし
て、二次側出力のショートをしても一次側に過電流が流
れないばかりでなく、一次側で発生した全ての磁束が漏
洩してループを形成し、電流を制限するため、二次側巻
線のレアショートに対しても安全な構造となり、インバ
ーター回路の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す等価回路図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す等価回路図である。
【図３】従来の一例のコレクター共振型のインバーター
回路図である。
【図４】本発明の一実施例の外形平面図である。
【図５】本発明の一実施例の二次巻線側からみた外形側
面図である。
【図６】従来のインバーター回路の放電管の放電電流の
一例を示す波形図である。
【図７】本発明のインバーター回路の放電管の放電電流
の一例を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 昇圧トランス ２ バラストチョークコイル ３ 放電管 ４ 放電管３の周辺に生じる寄生容量 ５ 放電管３と並列に接続される補助コンデンサー ６ 昇圧トランス１の二次巻線に生じる寄生容量 ７ トランス１の巻線間に生じる寄生容量と放電管３の
周辺に生じる寄生容量などの二次側回路に生ずる寄生容
量

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放電管用インバーター回路の二次側回路
    を高周波の給電回路とし、二次側回路に生ずる寄生容量
    を誘導性バラスト或は漏洩磁束型トランスの誘導性出力
    との間で構成する共振回路の一部としたことを特徴とす
    る放電管用インバーター回路。
JP5237342A 1993-08-30 1993-08-30 放電管用インバーター回路 Expired - Lifetime JP2733817B2 (ja)

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EP94306333A EP0647086B1 (en) 1993-08-30 1994-08-26 Inverter circuit for use with discharge tube
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