JPS6055972B2 - 進相洩れ変圧器型放電灯用安定器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は進相洩れ変圧器型放電灯用安定器に係り、磁
気回路を構成する巻線の配列に関する。

一般に放電灯を点灯維持させるために必要な電流制限
用インピーダンスは、通常遅相の場合磁気洩れ変圧器を
使用し、電源側の一次巻線と負荷側の二次巻線の磁気的
結合を制御することによつて生じるインダクタンスによ
つて得られる。また進相の場合このインダクタンスと負
荷側に挿入したコンデンサの容量の合計インピーダンス
として得られる。進相の場合の磁気回路は一次巻線側に
おいて励磁磁束と、負荷磁石の方向が加極性となるため
磁気飽和するので、この磁気飽和を抑制し、さらに進相
特有の矩形波に近いランプ電流波形を得るために、第３
図に示すように鉄心１に磁気分路２を介在して一次巻線
Ｐと二次巻線Ｓとを巻装し、この鉄心１の二次磁路中に
ブリッジ３を残してスリット４を形成し、一次巻線Ｐと
二次巻線ｓ との磁路を部分的に分離している。 また
進相のランプ電流ｉｌの波形、ラップ電圧■の波形、無
負荷二次電圧Ｖ２Ｏの波形をみると、第１図に示すよう
に、無負荷二次電圧波形は正弦波の頂部付近（期間■）
と、その正弦波がくびれた基底部（期間Ｉ）とからなり
、期間Ｉは前記スリット４を形成した残りの結合部分の
ブリッジ３が飽和している期間で、前記期間■はブリッ
ジ３が未飽和の期間である。

そしてエネルギーの移行過゜程をみると、期間■は電源
のエネルギーが磁束としてブリッジ３を通り、二次巻線
Ｓのインダクタンスとコンデンサの容量の和のインピー
ダンスとラップ負荷の直列回路に電流が流れる。このと
きコンデンサは電荷を充電する。従つて二次巻線Ｓのブ
リッジ３が大きい程、また二次巻線Ｓの巻数が大きい程
インダクタンスは増大し、キャパシタンスとの和の合成
インピーダンスは減少し、期間■の進相のランプ電流ｉ
ｌ波形の頂部は高くなる。また次の期間Ｉではブリッジ
３が飽和しており、電源からの磁束エネルギーの流入は
遮断され前の期間■でコンデンサに充電された電荷が放
電され、このとき進相のランプ電流ｉｌ波形の向きは前
の期間■に対して反転している。このとき励磁磁束と負
荷磁束の方向は同方向となるが、励磁磁束の進入が遮断
されているため、二次磁路の磁気飽和は抑制され、透磁
率の減少や鉄損の増大が抑えられる。このようにして得
られるランプ電流ｉｌ波形は矩形波に近似し、ランプ電
圧Ｖ１波形は放電灯特有の矩形波であるためランプ電流
ｉｌ波形とランプ電圧■の時間程のランプ電力はランプ
電流１１波形の実効値の割に大きな値が得られる。そこ
でランプ電流１１波形を得るにはブリッジ３を形成する
スリット４の形状、二次巻線Ｓの巻数が重要な要素とな
る。

前記期間■のランプ電流１１の頂部を高くするには二次
巻線Ｓのアンペア・ターンを増大させればよいが、過度
に高くなると、期間■のランプ電流１１の頂部が高過ぎ
ることになり、寧ろランプ電力効率が低下し、また漏洩
変圧器の電力容量の増大ともなり不経済である。そこで
前記第３図に示す通常の進相洩れ変圧器型放電灯用安定
器の回路構成は、第２図Ａ，ｂに示す構成が採られる。
すなわち第２図ａの構成は電源５に接続した一次巻線Ｐ
に二次巻線Ｓを直列に接続し、この直列の一次巻線Ｐと
二次巻線Ｓの両端にコンデンサ６を介して放電ランプ７
を接続した構成で、この構成は電源電圧Ｖｓに対してラ
ンプ電圧Ｖ１が比較的高い場合であり（例えば螢光灯１
１０Ｗ２個、電源電圧２００Ｖ１ランプ電圧１６０■２
個計３２０Ｖの場合）また第２図ｂの構成は一次巻線Ｐ
の中間タップ８と一次巻線Ｐの一端とに二次巻線Ｓ１コ
ンデンサ６、放電ランプ７を直列に接続した構成で、こ
の構成は、電源電圧■Ｓに対してランプ電圧Ｖｌが低く
、そのため二次アンペア・ターンの増大をはかつた場合
である（例えば螢光灯１００Ｗ１個、電源電圧１００Ｖ
１ランプ電圧１６０■１個の場合）。ところが第２図ａ
で示す構成では二次巻線Ｓの巻数と、二次巻線Ｓの体積
が大き過ぎる場合例えば螢光灯１１０Ｗ２個、電源電圧
１００Ｖ１ランプ電圧１６０Ｖ２個計３２０■の場合が
あ．り、このとき、第２図ａの構成をそのまま適用する
と、二次アンペア・ターンが大き過ぎるため、過大な電
力容量となり、消費電力の増大、安定器の大型化を招き
、不経済となり、また二次巻線Ｓが大きいため一次巻線
Ｐと二次巻線Ｓの両外端側．はかなり大きな距離が生じ
、一次巻線Ｐと二次巻線Ｓとの結合率が低下し、放電ラ
ンプ７の始動が困難となり、灯点時のちらつきの原因と
なり、また、高周波磁束が鉄心１中に流れ易くなり鉄損
が増大する欠点がある。そこで、第２図Ａ，ｂに示す回
路構成の二次巻線の一部を一次巻線と完全に結合させて
二次アンペア・ターンと二次巻線が大きくならないよう
にすることが考えられる。

この構成は第４図，第５図に示すように電源５に接続さ
れた電源電圧印加部分の一次巻線Ｐ１と、一部分Ｓと残
りの他部分Ｐ２とにて形成された二次巻線Ｓ″とよりな
り、この一次巻線Ｐ１に磁気的に結合され一次巻線の一
部とみられる二次巻線Ｓ″の他部分Ｐ２の端部を直列に
接続する。そして一次巻線Ｐ１およびこの一次巻線Ｐ１
と磁気的に結合された二次巻線Ｓ″の他部分Ｐ２にて形
成される一次巻線Ｐ″と二次巻線Ｓ″の一部分Ｓとの間
に磁気分路２を形成し、鉄心１には二次巻線・Ｓ″の一
部分Ｓに対応して磁束制御用スリット４を形成する。そ
してこの一次巻線Ｐ１とこの一次巻線Ｐ１に磁気的に結
合された他部分Ｐ２とを同一のスプールにいずれか一方
を内側に他方を外側に分けて巻回した構造が採られる。
この構成では一次巻線Ｐ１とこの一次巻線Ｐ１と磁気的
に結合された二次巻線Ｓ″の一部Ｐ２との和で形成され
る一次巻線Ｐ″の体積は大きくなり、一次巻線Ｐ１と二
次巻線Ｓ″の一部分Ｓとの両端間の距離はかなり大きく
なり、一次巻線Ｐ１と二次巻線Ｓ″の一部分Ｓとの結合
率は低下される。この結果放電ランプ７の始動が困難に
なり、放電ランプ７の点灯にちらつきが生じる原因とも
なり、また高周波磁束が鉄心１中に流れ易くなり、鉄損
が増大する。本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、
一次巻線と二次巻線の一部分を磁気分路を介して磁気的
に結合し、この二次巻線の残りの他部分を一次巻線に対
して前記二次巻線の一部分と反対側に配置し、電源電圧
に対してランプ電圧が比較的高い場合電力容量が少く、
しかも消費電力が少く、小型軽量にでき、経済的で、点
灯特性の良好な進相洩れ変圧器型放電灯用安定器を提供
するものてある。

次に本発明の一実施例の構成を第４図，第６図について
説明する。

鉄心１に電源電圧が印加される一次巻線Ｐ１と、二次巻
線を分割してそれぞれ別個に巻回した部分Ｓ，Ｐ２とを
巻装する。

そして一次巻線Ｐ１と二次巻線の一部分Ｓとの間に磁気
分路２を介して配置し、鉄心１にはこの二次巻線の一部
分Ｓの磁路となる部分に磁束制御用スリット４を形成す
る。

また二次巻線の残りの他部分Ｐ２は一次巻線Ｐ１を介し
て二次巻線の一部分Ｓと反対側に配置する。すなわち鉄
心１に巻装されるコイルの順序は二次巻線の一部分Ｓ、
一次巻線Ｐ１および二次巻線の残りの他部分Ｐ２となる
。この構成ては一次巻線Ｐ１と二次巻線の残りの他部分
Ｐ２の間には磁気分路がなく、磁束制御用スリットも形
成せす、進相磁気洩れ変圧器の作用は一次巻線Ｐ１と二
次巻線の一部分Ｓとの間にて行われ、一次巻線Ｐ１と二
次巻線の残りの他部分Ｐ２との間では磁気的作用は殆ん
ど行われず、完全磁気結合の理想的変圧作用となる。そ
して各コイルの電圧を次のようにして設定する。一次巻
線Ｐ１は電源印加電圧またはそれに近い値に設定し、一
次巻線Ｐ１と二次巻線Ｓ＋Ｐ２との電圧の和は点灯維持
電圧の最小値に設定する。

このように設定することにより、放電ランプを始動維持
させるための最小の二次電圧およびランプ電流を制限す
るための最小のインピーダンスを有する安定器が得られ
る。

また電源電圧を印加されるコイルである一次巻線Ｐ１を
二次巻線の一部分Ｓおよび残りの他部分Ｐ２にそれぞれ
隣接させることにより、一次巻線Ｐ１と二次巻線の残り
の他部分Ｐ２とは殆んど完全に結合されており、また一
次巻線Ｐ１と二次巻線の一部分Ｓとは最小限の磁気分路
２および磁束制御用スリット４による結合率の低下を抑
えることができるので電源電圧に対して結合率が良く電
圧降下の少ない二次電圧が得られ、ランプが放電を開始
し安定した持続放電に移行するためランプの始動が良好
となる。

またランプ電流１１は第１図に示すように、殆んど第３
高調波に近似され、たかだか第５高調波まで考慮すれば
十分であることが明らかであり、これらの高調波は前述
のように磁束制御用スリット４に隣接するブリッジ３の
磁気飽和と、磁気未飽和によつて得られる。

そしてこれよりも高い高調波はランプ電流として殆んど
存在しないので、この周波数に対応する高調波はランプ
電流としては殆んど存在しないので、この周波数に対応
する高周波磁束が安定器内に発生してもランプ電流制御
用インピーダンスとしては寄与せず、安定器内の鉄損と
して消費される。例えば長大な二次巻線を使用したり、
一次巻線と二次巻線との間の間隔を離すと、磁気分布が
偏在したり、高周波洩れ磁束が発生したソー次巻線と二
次巻線との結合率が低下したりインダクタンスが低下し
てランプ始動の悪化、ランプ電力の効率低下、安定器損
失の増大となる。そこで一茨巻線Ｐ，とランプ電流制限
に必要最小限の二次巻線の一部分Ｓとを隣接させること
が有効で、電力容量が少く、消費電力が少く、安定器が
小型軽量で、経済的で、しかも点灯特性の良好な進相洩
れ変圧器放電灯用安定器が得られる。

次に螢光ランプ１１０Ｗ２個、電源電圧１００Ｖ１ラン
プ電圧１６０Ｖ×２＝３２０として各ランプ電力はコン
デンサによつて調整して同一となるようにして一次巻線
と二次巻線の配列を変えて対比すると下表のとおりとな
る。例１，２は本発明の二次巻線の一部Ｓ１一次巻線Ｐ
１二次巻線の残りの他部分Ｐ２の順序に配列した場合で
あり、例３は二次巻線の一部分Ｓ二次巻線の他部分Ｐ１
一次巻線Ｐ１の順序に配列した場合であり、それぞれ一
次巻線Ｐ１と二次巻線の一部分Ｓとの間には磁気分路２
を形成するとともに二次巻線の一部分Ｓの磁路内にはス
リット４が形成されている。

上記表にて明らかなように例１、例３は一次巻線、二次
巻線の巻数を同一にした場合であり、無負荷二次電圧を
みると例３より例１の方が高いので例１の場合が結合率
が良いことがわかる。

例２は二次巻線の残りの他部部Ｐ２の巻数を調整して無
負荷二次電圧が例３と同等となるようにしたもので、例
２、例３は同等の無負荷二次電圧でありながら始動開始
電圧が低く、始動が良好なことが解かる。またランプ電
圧は例１，例２，例３ともほぼ同一であるが、ランプ電
流が例３より例１，例２の場合が少いので例１，例２が
ランプ電力効率が高いことがわかる。

二次短絡電流が例３よりＡ，Ｂが少いので例１，例２の
場合が電力効率が高いことがわかる。

さらに二次短絡電流は例３より例１，例２が少いので例
１，例２の場合が磁路の磁束偏在による高周波磁束の発
生による極部飽和によつて透磁率が低下することが少な
いことがわかる。また二次短絡電流が例３より例１，例
２の場合が少いので、例１，例２が磁路の磁束の偏在に
よる高周波磁束の発生による極部飽和によつて透磁率が
低下することが少ないことがわかる。さらに電力損失が
例３に比べ例１，例２が少ないので、例１，例２の場合
が電力容量が少くしかも消費電力が少く、従つて小型化
が可能であり、経済的である。

次に他の実施の構造を第７図について説明する。

前記実施例では一次巻線Ｐ１と二次巻線の他部分Ｐ２と
の間には磁気分路を介在させない構成について説明した
が、この構成では一次巻線Ｐ１と二次巻線の他部分Ｐ２
との間に磁気分路８を介在させ、他の構成は第６図に示
す構成と同一である。

この構成では二次巻線の他部分Ｐ２の磁路内に磁束制御
用スリットがないためランプ波形の全期間一次巻線Ｐ１
と磁気結合されており、この結合度合を磁気分路８で調
整することによつてランプ電流の主として基本波成分を
制限することができる。

本発明によれば一次巻線と二次巻線の一部分を磁気分路
を介して磁気的に結合し、この二次巻線の一部分の磁路
中に磁束制御用スリットを形成し、さらに二次巻線の残
りの他部分を一次巻線に対して二次巻線と反対側になる
磁路上に配置したため、進相磁気洩れ変圧器の作用に一
次巻線と二次巻線の一部分の間で行われ、一次巻線と二
次巻線の他部分との磁気的作用は殆んど完全磁気結合さ
れた理想的変圧作用が行われるものである。すなわち電
源電圧印加コイルとなる一次巻線に二次巻線の一部分と
残りの他部分とを隣接させることができ、一次巻線と二
次巻線の他部分とはほとんど完全に結合しており、また
一次巻線と二次巻線の一部分は最小限の磁気分路および
制御用スリットによる結合率の低下を抑えることができ
る。また二次巻線の一部分の磁路中に形成したスリット
に隣接するブリッジの磁気飽和と磁気未飽和によつてラ
ンプ電流制限用インピーダンスとして寄与し、最適なラ
ンプ電流が得られる。さらに一次巻線とランプ電流制限
に必要最少限なる二次巻線を隣接させることができるの
で始動電圧が低く始動が良好に行われ、ランプ電力効率
が高く電力容量が少く、また消費電力が少く、安定器が
小型軽量で、経済的で、しかも点灯特性の良好な進相洩
れ変圧器型放電灯用安定器が得られる。また一次巻線と
二次巻線の他部分の間に磁気分路を介在させ、二次巻線
の他部分の磁路内には制御用スリットがないので、ラン
プ波形の全期間中一次巻線と結合し、この一次巻線と二
次巻線の他部分の結合度合を磁気分路で調整でき、ラン
プ電流の主として基本波成分を制限することができるの
で、一次巻線と二次巻線の一部分との間の磁束制御と相
まつて効率のよい安定器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は波形図、第２図Ａ，ｂは従来の放電灯用安定器
の回路図、第３図は同上安定器の横断平面図、第４図は
本発明の放電灯用安定器の回路図、第５図は本発明の前
提となる放電灯用安定器の横断平面図、第６図は本発明
の一実施例を示す放電灯用安定器の横断平面図、第７図
は本発明の他の実施例を示す放電灯用安定器の横断平面
図てある。 Ｐ１・・・・・・一次巻線、Ｓ・・・・・・二次巻線の
一部分、Ｐ２・・・・・・二次巻線の他部分、２，８・
・・・・・磁気分路、４・・・・・・磁束制御用スリッ
ト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一次巻線と二次巻線の一部を磁気分路を介して磁気
   的に結合し、前記二次巻線一部の磁路中には磁束制御用
   スリットを形成し、前記二次巻線の残りの他部分を一次
   巻線に対して前記二次巻線の一部分と反対側となる磁路
   上に配置したことを特徴とする進相洩れ変圧器型放電灯
   用安定器。 ２ 一次巻線と磁気的に結合した二次巻線の残りの他部
   分と一次巻線との間に磁気分路を形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の進相洩れ変圧器型放電
   灯用安定器。