(57)【要約】【課題】複数の放電管をチョークコイルで点灯させる方式において、より均一な明るさで複数の放電管を点灯させることができる回路及び方法を提供すること。【解決手段】回路は、電源に接続された第１コイル及び第１容量成分を有する第１回路と、電源に接続された、第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第２コイルと、第２容量成分とを有する第２回路とを備え、第１コイルの自己インダクタンス及び第２コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第１コイルと第２コイルとの間の相互インダクタンスによって第１コイル及び第２コイルに流れる電流が略同一にされ、第１コイルの漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成する。【選択図】図１
2008042971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コイル及び第１容量成分を有する第１回路と、
前記第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第２コイル及び第２容量成分を有する第２回路と
を備え、
前記第１コイルの自己インダクタンス及び前記第２コイルの自己インダクタンスは略同一であり、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の相互インダクタンスによって前記第１コイル及び前記第２コイルに流れる電流が略同一にされ、前記第１コイルの漏れインダクタンス成分が前記第１容量成分と共振回路を形成し、前記第２コイルの漏れインダクタンス成分が前記第２容量成分と共振回路を形成する
回路。
【請求項２】
前記第１コイルに流れる電流により発生する磁場及び前記第２コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第３コイル及び第３容量成分を有する第３回路
をさらに備え、
前記第３コイルと前記第１コイルとの間の結合係数と、前記第３コイルと前記第２コイルとの間の結合係数は、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の結合係数と略同一であり、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルに流れる電流が略同一にされ、
前記第１コイルの漏れインダクタンス成分が前記第１容量成分と共振回路を形成し、
前記第２コイルの漏れインダクタンス成分が前記第２容量成分と共振回路を形成し、
前記第３コイルの漏れインダクタンス成分が前記第３容量成分と共振回路を形成する
請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記第１コイルに磁気的に結合する第１巻線部と、前記第２コイルに磁気的に結合し、前記第１コイルと前記第１巻線部との間の結合係数と略同一の結合係数を、前記第２コイルとの間に有する第２巻線部とを有する第１閉回路
をさらに備え、
前記第１閉回路は、前記第１コイルに流れる電流によって前記第１コイルに生じる磁場による前記第１閉回路の誘導電流が、前記第２コイルに流れる電流によって前記第２コイルに生じる磁場を打ち消す方向の磁場を前記第２巻線部に発生させる向きに流れるよう、前記第１巻線部と前記第２巻線部とが接続されることによって形成される
請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記第１回路、前記第２回路、及び前記第１閉回路を有する第１構造と、
第４コイル及び第４容量成分を有する第４回路と、前記第４コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第５コイル及び第５容量成分を有する第５回路と、前記第４コイルに磁気的に結合する第４巻線部と、前記第５コイルに磁気的に結合し、前記第４コイルと前記第４巻線部との間の結合係数と略同一の結合係数を、前記第５コイルとの間に有する第５巻線部とを有する第２閉回路とを有する第２構造であって、前記第４コイルの自己インダクタンス及び前記第５コイルの自己インダクタンスは略同一であり、前記第４コイル及び前記第５コイルに流れる電流が略同一にされ、前記第４コイルの漏れインダクタンス成分が前記第４容量成分と共振回路を形成し、前記第５コイルの漏れインダクタンス成分が前記第５容量成分と共振回路を形成し、前記第２閉回路は、前記第４コイルに流れる電流によって前記第４コイルに生じる磁場による前記第２閉回路の誘導電流が、前記第５コイルに流れる電流によって前記第５コイルに生じる磁場を打ち消す方向の磁場を前記第５巻線部に発生させる向きに流れるよう、前記第４巻線部と前記第５巻線部とが接続されることによって形成される第２構造と、
前記第１閉回路及び前記第２閉回路をそれぞれ一次側及び二次側とする電流トランスと
を備える請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記第１コイル及び前記第２コイルが発生する磁場に対向して前記第１コイル及び前記第２コイルの近傍に設けられ、前記第１コイルが発生した磁場を前記第２コイルに導くとともに前記第２コイルが発生した磁場を前記第１コイルに導く磁性体
をさらに備える請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記第１コイル及び前記第２コイルは、略同一方向の磁場を発生させ、
前記磁性体は、
前記第１コイルの巻線及び前記第２コイルの巻線が巻かれた方向と略平行に前記磁性体の周囲に巻かれた補助巻線
を有する請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記第１コイル、前記第２コイル、前記磁性体、及び前記補助巻線を有する第１構造と、
第４コイル及び第４容量成分を有する第４回路と、前記第４コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第５コイル及び第５容量成分を有する第５回路と、前記第４コイル及び前記第５コイルが発生する磁場に対向して、前記第４コイル及び前記第５コイルの近傍に設けられ、前記第４コイルが発生した磁場を前記第５コイルに導くとともに前記第５コイルが発生した磁場を前記第４コイルに導く磁性体と、前記第４コイルの巻線及び前記第５コイルの巻線が巻かれた方向と略平行に前記磁性体の周囲に巻かれた補助巻線とを有する第２構造であって、前記第４コイルの自己インダクタンス及び前記第５コイルの自己インダクタンスは略同一であり、前記第１コイル及び前記第２コイルに流れる電流が略同一にされ、前記第４コイルの漏れインダクタンス成分が前記第４容量成分と共振回路を形成し、前記第５コイルの漏れインダクタンス成分が前記第５容量成分と共振回路を形成する第２構造と
を備え、
前記第１構造の補助巻線と前記第２構造の補助巻線とが閉回路を形成する
請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記第１コイル及び前記第２コイルが発生する磁場と略同一方向の磁場を発生する第３コイル及び第３容量成分を有する第３回路
をさらに備え、
前記磁性体は、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルが発生する磁場に対向して前記第１コイル、前記第２コイル、前記第３コイルの近傍に設けられ、前記第１コイルが発生した磁場を前記第２コイル及び前記第３コイルに導き、前記第２コイルが発生した磁場を前記第１コイル及び前記第３コイルに導き、前記第３コイルが発生した磁場を前記第１コイル及び前記第２コイルに導くとともに、前記第１コイルと前記第２コイルの間の磁路の長さ、前記第２コイルと前記第３コイルの間の磁路の長さ、及び前記第３コイルと前記第１コイルの間の磁路の長さは略同一であり、
前記第１コイルの漏れインダクタンス成分が前記第１容量成分と共振回路を形成し、
前記第２コイルの漏れインダクタンス成分が前記第２容量成分と共振回路を形成し、
前記第３コイルの漏れインダクタンス成分が前記第３容量成分と共振回路を形成する
請求項５に記載の回路。
【請求項９】
回路を製造する製造方法であって、
第１コイル及び第１容量成分を有する第１回路を形成する段階と、
前記第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された、前記第１コイルと略同一の自己インダクタンスを有する第２コイル及び第２容量成分を有する第２回路を形成する段階と、
前記第１コイルの漏れインダクタンス成分が前記第１容量成分と共振回路を形成し、前記第２コイルの−漏れインダクタンス成分が前記第２容量成分と共振回路を形成し、前記第１コイル及び前記第２コイルに流れる電流を略同一にすべく、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の結合係数を所定の範囲内に設定するよう前記第１コイル及び前記第２コイルを配置する配置段階と
を備える製造方法。
【請求項１０】
前記配置段階は、
前記第１コイルが発生した磁場を前記第２コイルに導くとともに前記第２コイルが発生した磁場を前記第１コイルに導く磁性体を、前記第１コイル及び前記第２コイルが発生する磁場に対向して、前記第１コイル及び前記第２コイルの近傍に設ける磁性体設置段階と、
前記第１コイルと前記第２コイルとの間の結合係数を所定の範囲内にすべく、前記第１コイル及び前記第２コイルと前記磁性体との間の距離を調整する距離調整段階と
を有する
請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第１コイル及び前記第２コイルが発生する磁場と略同一方向の磁場を発生し、前記第１コイル及び前記第２コイルと略同一の自己インダクタンスを有する第３コイル及び第３容量成分を有する第３回路を形成する段階
をさらに備え、
前記配置段階は、前記第１コイルの漏れインダクタンス成分が前記第１容量成分と共振回路を形成し、前記第２コイルの漏れインダクタンス成分が前記第２容量成分と共振回路を形成し、前記第３コイルの漏れインダクタンス成分が前記第３容量成分と共振回路を形成し、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルに流れる電流を略同一にすべく、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の結合係数、前記第２コイルと前記第３コイルとの間の結合係数、及び前記第３コイルと前記第１コイルとの間の結合係数を所定の範囲内にするよう前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルを配置し、
前記磁性体設置段階は、前記第１コイルが発生した磁場を前記第２コイル及び前記第３コイルに導き、前記第２コイルが発生した磁場を前記第１コイル及び前記第３コイルに導き、前記第３コイルが発生した磁場を前記第１コイル及び前記第２コイルに導き、前記第１コイルと前記第２コイルの間の磁路の長さ、前記第２コイルと前記第３コイルの間の磁路の長さ、及び前記第３コイルと前記第１コイルの間の磁路の長さを略同一にする磁性体を、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルが発生する磁場に対向して、前記第１コイル及び前記第２コイルの近傍に設け、
前記距離調整段階は、前記第１コイルと前記第２コイルとの間の結合係数、前記第２コイルと前記第３コイルとの間の結合係数、及び前記第３コイルと前記第１コイルとの間の結合係数を所定の範囲内にすべく、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルと前記磁性体との間の距離を調整する
請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
第１放電管に接続される第１コイルと、
前記第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置され、第２放電管に接続される第２コイルと
を備え、
前記第１コイルの自己インダクタンス及び前記第２コイルの自己インダクタンスは略同一であり、前記第１コイルの漏れインダクタンス成分と少なくとも前記第１放電管が有する容量成分を含む第１容量成分とによって第１共振回路を形成し、前記第２コイルの漏れインダクタンス成分と少なくとも前記第２放電管が有する容量成分を含む第２容量成分とによって第２共振回路が形成される
放電管用インバータ回路。
【請求項１３】
前記第１コイル及び前記第２コイルに電力を供給する電流共振型の電源
をさらに備える請求項１２に記載の放電管用インバータ回路。
【請求項１４】
前記第１コイル及び前記第２コイルに電力を供給する電源と、
前記電源による電圧を昇圧して、前記第１共振回路及び前記第２共振回路に電力を供給する昇圧トランスと
をさらに備え、
前記電源は、前記昇圧トランスの一次巻線から見た電圧位相と電流位相との差の大きさが予め定められた大きさより小さくなる周波数範囲で動作する
請求項１２に記載の放電管用インバータ回路。
【請求項１５】
第１コイルを有する第１回路と、
第２コイルを有する第２回路と、
第３コイルを有する第３回路と
を備え、
前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルの自己インダクタンスは略同一であり、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルは、略同一平面上に設けられるとともに当該平面に略垂直の方向の磁場を発生し、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルのそれぞれの間の距離が互いに略同一であり、前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルのそれぞれの間の結合係数が所定の範囲の略同一の値を有する
回路。
【請求項１６】
第１コイルを有する第１回路と、
第２コイルを有する第２回路と、
第３コイルを有する第３回路と
を備え、
前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルの自己インダクタンスは略同一であり、
前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルによりそれぞれ生じる磁場の磁気軸は略同一の点に向いており、
前記点からそれぞれ前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルまでの距離は略同一であり、
前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルは、互いに打ち消す方向の磁場を発生させるよう前記電源に接続され、
前記第１コイルの磁気軸と前記第２コイルの磁気軸のなす角度、前記第２コイルの磁気軸と前記第３コイルの磁気軸のなす角度、及び前記第３コイルの磁気軸と前記第１コイルの磁気軸の成す角度は略同一であり、
前記第１コイル、前記第２コイル、及び前記第３コイルのそれぞれの間の結合係数は、互いに略同一であるとともに所定の範囲内にある
回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路、製造方法、及び放電管用インバータ回路に関する。特に本発明は、複数のコイルを備える回路及び放電管用インバータ回路、並びに当該回路を製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年液晶テレビなどに使われているバックライトの面光源には多数の放電管（例えば、冷陰極管：Cold Cathode Fluorescent Lamp、外部電極型冷陰極管：External Electrode Cold Cathode Fluorescent Lamp）や発光ダイオードが使われている。例えば、液晶バックライトの面光源に関しては、光源の輝度の均一性が強く求められる。そのために、本発明者は既に複数のその解決手段を開示してきた（例えば、特許文献１−８を参照）。
【特許文献１】特開2004-335443号公報
【特許文献２】特開2005-203347号公報
【特許文献３】特開2006-12781号公報
【特許文献４】特開2006-108667号公報
【特許文献５】米国公開特許第2004-0155596号明細書
【特許文献６】米国公開特許第2005-0218827号明細書
【特許文献７】米国公開特許第2006-055338号明細書
【特許文献８】米国公開特許第2006-0066246号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バックライト面光源の駆動用のインバータ回路には高効率化とローコスト化が求められている。従来技術においては放電管の点灯装置は各冷陰極管ごとに１つの漏洩磁束型の昇圧トランスを必要とするので、バックライト面光源用インバータ回路には多数の漏洩磁束型の昇圧トランスが使われる。このようなバックライト面光源用インバータ回路の一つの駆動方法として、多数の冷陰極管を並列点灯させる方法が考えられる。例えば、図１６に示されるように、昇圧トランスを冷陰極管一本ごとに配置して、さらに多数の昇圧トランスの一次巻線を、電源に並列に接続する駆動方法が考えられる。これはいわゆる1by1方式と言われるものである。この方式はローコストなバックライト面光源用インバータ回路に応用されることが多い。しかしながら、各冷陰極管のインピーダンスのバラツキ、冷陰極管の反射板として用いられる近接導体との間の寄生容量のバラツキなどさまざまなバラツキが存在するため、この方式では、各冷陰極管の管電流は必ずしも等しくなるとは限らない。このため、バックライト面光源の輝度が不均一になってしまうという問題がある。
【０００４】
一方、過去のセットにおいては、電力変換段数が多いという問題がある。例えば、商用電源からPFC回路を経てDC-DCコンバータで直流を生成せしめ、その直流を放電管用インバータ回路によって高周波高電圧に変換して放電管を駆動しているが、この方式であると電力変換が３段階あり、その変換ごとに効率が悪化していく。そこで、全体の高効率化を達成するためには電力変換の段数を減らすことが最善であって、その中でも昇圧トランスによる損失はかなりのウェイトを占めるので、昇圧トランスを排除することができれば効率は著しく改善される。そのようなところから、PFC電源で得られる直流高電圧（概ね360VDCないし400VDCが一般的である）を直接スイッチングして得られる交流を直列共振回路によって昇圧する方法が提案されている（図１７）。
【０００５】
Ｑ１およびＱ２がＰＦＣ回路より供給される直流高電圧をスイッチングするスイッチング回路であり、Ｌ１ないしＬ４がチョークコイル、Ｃａが共振コンデンサであり、ＤＴが放電管である。それぞれの放電管には寄生容量Ｃｓがある。この回路はチョークコイルと共振コンデンサの共振によって昇圧する回路であり、ＬＣの共振周波数付近で駆動することによって、放電管に必要な高電圧（概ね数百Ｖないし２０００Ｖ）を得ることができる。
【０００６】
しかしながら、この回路においては、チョークコイルのインダクタンスや放電管の寄生容量などのバラツキにより、それぞれの共振回路の共振周波数や負荷の値の違いに影響されやすいという問題がある。それぞれの負荷や寄生容量などが異なると、例えば図１８に示されるように昇圧比にバラツキが生じる。このように、昇圧比が異なると放電管の明るさにバラツキが出て、面光源の輝度が不均一になってしまう。また、共振回路のＱ値を高くするにしたがって、最適な駆動周波数の範囲が狭くなる。そのため、固定周波数の他励共振型の駆動手段では、十分な昇圧比が得られない場合が多く発生する。
【０００７】
また、図１９に示されるような両側高圧駆動の回路においては、しばしば偏り現象というものが生じる。詳細は、特開2005-203347号公報及び米国公開特許第2005-02188271号明細書に説明される。これも、それぞれの共振回路の共振周波数が異なることが原因である。
【０００８】
そこで本発明は、上記の課題を解決することができる回路、製造方法、及び放電管用インバータ回路を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組合せにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の形態における回路は、電源に接続された第１コイル及び第１容量成分を有する第１回路と、電源に接続された、第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第２コイルと、第２容量成分とを有する第２回路とを備え、第１コイルの自己インダクタンス及び第２コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第１コイルと第２コイルとの間の相互インダクタンスによって第１コイル及び第２コイルに流れる電流が略同一にされ、第１コイルの漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成する。
【００１０】
電源に接続され、第１コイルに流れる電流により発生する磁場及び第２コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第３コイルと、第３容量成分とを有する第３回路をさらに備え、第３コイルと第１コイルとの間の結合係数と、第３コイルと第２コイルとの間の結合係数は、第１コイルと第２コイルとの間の結合係数と略同一であり、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルに流れる電流が略同一にされ、第１コイルの漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成し、第３コイルの漏れインダクタンス成分が第３容量成分と共振回路を形成してよい。
【００１１】
第１コイルに磁気的に結合する第１巻線部と、第２コイルに磁気的に結合し、第１コイルと第１巻線部との間の結合係数と略同一の結合係数を、第２コイルとの間に有する第２巻線部とを有する第１閉回路をさらに備え、第１閉回路は、第１コイルに流れる電流によって第１コイルに生じる磁場による第１閉回路の誘導電流が、第２コイルに流れる電流によって第２コイルに生じる磁場を打ち消す方向の磁場を第２巻線部に発生させる向きに流れるよう、第１巻線部と第２巻線部とが接続されることによって形成されてよい。
【００１２】
第１回路、第２回路、及び第１閉回路を有する第１構造と、電源に接続された第４コイル及び第４容量成分を有する第４回路と、電源に接続され、第４コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第５コイルと第５容量成分とを有する第５回路と、第４コイルに磁気的に結合する第４巻線部と、第５コイルに磁気的に結合し、第４コイルと第４巻線部との間の結合係数と略同一の結合係数を、第５コイルとの間に有する第５巻線部とを有する第２閉回路とを有する第２構造であって、第４コイルの自己インダクタンス及び第５コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第４コイル及び第５コイルに流れる電流が略同一にされ、第４コイルの漏れインダクタンス成分が第４容量成分と共振回路を形成し、第５コイルの漏れインダクタンス成分が第５容量成分と共振回路を形成し、第２閉回路は、第４コイルに流れる電流によって第４コイルに生じる磁場による第２閉回路の誘導電流が、第５コイルに流れる電流によって第５コイルに生じる磁場を打ち消す方向の磁場を第５巻線部に発生させる向きに流れるよう、第４巻線部と第５巻線部とが接続されることによって形成される第２構造と、第１閉回路及び第２閉回路をそれぞれ一次側及び二次側とする電流トランスとを備えてよい。
【００１３】
第１コイル及び第２コイルが発生する磁場に対向して第１コイル及び第２コイルの近傍に設けられ、第１コイルが発生した磁場を第２コイルに導くとともに第２コイルが発生した磁場を第１コイルに導く磁性体をさらに備えてよい。
【００１４】
第１コイル及び第２コイルは、略同一方向の磁場を発生させ、磁性体は、第１コイルの巻線及び第２コイルの巻線が巻かれた方向と略平行に磁性体の周囲に巻かれた補助巻線を有してよい。
【００１５】
第１コイル、第２コイル、磁性体、及び補助巻線を有する第１構造と、電源に接続された第４コイル及び第４容量成分を有する第４回路と、電源に接続され、第４コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された第５コイルと第５容量成分とを有する第５回路と、第４コイル及び第５コイルが発生する磁場に対向して、第４コイル及び第５コイルの近傍に設けられ、第４コイルが発生した磁場を第５コイルに導くとともに第５コイルが発生した磁場を第４コイルに導く磁性体と、第４コイルの巻線及び第５コイルの巻線が巻かれた方向と略平行に磁性体の周囲に巻かれた補助巻線とを有する第２構造であって、第４コイルの自己インダクタンス及び第５コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第１コイル及び第２コイルに流れる電流が略同一にされ、第４コイルの漏れインダクタンス成分が第４容量成分と共振回路を形成し、第５コイルの漏れインダクタンス成分が第５容量成分と共振回路を形成する第２構造とを備え、第１構造の補助巻線と第２構造の補助巻線とが閉回路を形成してよい。
【００１６】
電源に接続され、第１コイル及び第２コイルが発生する磁場と略同一方向の磁場を発生する第３コイルと、第３容量成分とを有する第３回路をさらに備え、磁性体は、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルが発生する磁場に対向して第１コイル、第２コイル、第３コイルの近傍に設けられ、第１コイルが発生した磁場を第２コイル及び第３コイルに導き、第２コイルが発生した磁場を第１コイル及び第３コイルに導き、第３コイルが発生した磁場を第１コイル及び第２コイルに導くとともに、第１コイルと第２コイルの間の磁路の長さ、第２コイルと第３コイルの間の磁路の長さ、及び第３コイルと第１コイルの間の磁路の長さは略同一であり、第１コイルの漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成し、第３コイルの漏れインダクタンス成分が第３容量成分と共振回路を形成してよい。
【００１７】
本発明の第２の形態によると、回路を製造する製造方法であって、電源に接続された第１コイル及び第１容量成分を有する第１回路を形成する段階と、電源に接続され、第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された、第１コイルと略同一の自己インダクタンスを有する第２コイルと、第２容量成分とを有する第２回路を形成する段階と、第１コイルの漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成し、第１コイル及び第２コイルに流れる電流を略同一にすべく、第１コイルと第２コイルとの間の結合係数を所定の範囲内に設定するよう第１コイル及び第２コイルを配置する配置段階とを備えてよい。
【００１８】
配置段階は、第１コイルが発生した磁場を第２コイルに導くとともに第２コイルが発生した磁場を第１コイルに導く磁性体を、第１コイル及び第２コイルが発生する磁場に対向して、第１コイル及び第２コイルの近傍に設ける磁性体設置段階と、第１コイルと第２コイルとの間の結合係数を所定の範囲内にすべく、第１コイル及び第２コイルと磁性体との間の距離を調整する距離調整段階とを有してよい。
【００１９】
電源に接続され、第１コイル及び第２コイルが発生する磁場と略同一方向の磁場を発生し、第１コイル及び第２コイルと略同一の自己インダクタンスを有する第３コイルと、第３容量成分とを有する第３回路を形成する段階をさらに備え、配置段階は、第１コイルの漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成し、第３コイルの漏れインダクタンス成分が第３容量成分と共振回路を形成し、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルに流れる電流を略同一にすべく、第１コイルと第２コイルとの間の結合係数、第２コイルと第３コイルとの間の結合係数、及び第３コイルと第１コイルとの間の結合係数を所定の範囲内にするよう第１コイル、第２コイル、及び第３コイルを配置し、磁性体設置段階は、第１コイルが発生した磁場を第２コイル及び第３コイルに導き、第２コイルが発生した磁場を第１コイル及び第３コイルに導き、第３コイルが発生した磁場を第１コイル及び第２コイルに導き、第１コイルと第２コイルの間の磁路の長さ、第２コイルと第３コイルの間の磁路の長さ、及び第３コイルと第１コイルの間の磁路の長さを略同一にする磁性体を、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルが発生する磁場に対向して、第１コイル及び第２コイルの近傍に設け、距離調整段階は、第１コイルと第２コイルとの間の結合係数、第２コイルと第３コイルとの間の結合係数、及び第３コイルと第１コイルとの間の結合係数を所定の範囲内にすべく、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルと磁性体との間の距離を調整してよい。
【００２０】
本発明の第３の形態における放電管用インバータ回路は、電源と、電源及び第１放電管に接続される第１コイルと、第１コイルに流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置された、電源及び第２放電管に接続される第２コイルとを備え、第１コイルの自己インダクタンス及び第２コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第１コイル及び第２コイルに流れる電流が略同一にされ、第１コイルの漏れインダクタンス成分と少なくとも第１放電管が有する容量成分を含む第１容量成分とによって第１共振回路を形成し、第２コイルの漏れインダクタンス成分と少なくとも第２放電管が有する容量成分を含む第２容量成分とによって第２共振回路が形成される。
【００２１】
電源は電流共振型の電源であってよい。電源による電圧を昇圧して、第１共振回路及び第２共振回路に電力を供給する昇圧トランスをさらに備え、電源は、昇圧トランスの一次巻線から見た電圧位相と電流位相との差の大きさが予め定められた大きさより小さくなる周波数範囲で動作してよい。
【００２２】
本発明の第４の形態における回路は、電源に接続された第１コイルを有する第１回路と、電源に接続された第２コイルを有する第２回路と、電源に接続された第３コイルを有する第３回路とを備え、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルは、略同一平面上に設けられるとともに当該平面に略垂直の方向の磁場を発生し、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルのそれぞれの間の距離が互いに略同一であり、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルのそれぞれの間の結合係数が所定の範囲の略同一の値を有する。
【００２３】
本発明の第５の形態における回路は、電源に接続された第１コイルを有する第１回路と、電源に接続された第２コイルを有する第２回路と、電源に接続された第３コイルを有する第３回路とを備え、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルの自己インダクタンスは略同一であり、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルによりそれぞれ生じる磁場の磁気軸は略同一の点に向いており、点からそれぞれ第１コイル、第２コイル、及び第３コイルまでの距離は略同一であり、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルは、互いに打ち消す方向の磁場を発生させるよう電源に接続され、第１コイルの磁気軸と第２コイルの磁気軸のなす角度、第２コイルの磁気軸と第３コイルの磁気軸のなす角度、及び第３コイルの磁気軸と第１コイルの磁気軸の成す角度は略同一であり、第１コイル、第２コイル、及び第３コイルのそれぞれの間の結合係数は、互いに略同一であるとともに所定の範囲内にある。
【００２４】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となりうる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数の回路に供給する電流を均一にしつつ、高効率で高電圧を得ることができる回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２７】
図１は、一実施形態における回路１００の構成の一例を示す。本実施形態の回路１００は、回路１００に含まれるコイル１１０同士を近接させることによって磁束の一部を対向させて相殺し、コイル１１０間に相互インダクタンスＭを生じせしめ、その結果、異なるコイル１１０によって形成される共振回路においても回路電流を均一にすることを目的とする。また、昇圧トランスを用いない回路においては、その昇圧作用をコイル１１０において行う。図１は、相互に均流させたコイル１１０を用いた実際のインバータ回路を開示するものである。
【００２８】
回路１００は、複数の放電管１４０−１〜１４０−ｎ（以下、放電管１４０と総称する)を駆動するために使用される。回路１００は、コイル１１０−１、コイル１１０−２、コイル１１０−３、・・・、コイル１１０−ｎ（以下、コイル１１０と総称する）、複数の共振コンデンサ１２０−１〜１２０−ｎ（以下、共振コンデンサ１２０と総称する）、及び放電管１４０を駆動する電源１５０を備える。第１回路は、コイル１１０−１、共振コンデンサ１２０−１、放電管１４０−１を有する。また、第２回路は、コイル１１０−２、共振コンデンサ１２０−２、放電管１４０−２を有する。また、第３回路は、コイル１１０−３、共振コンデンサ１２０−３、放電管１４０−３を有する。また、第ｎ回路は、コイル１１０−ｎ、共振コンデンサ１２０−ｎ、放電管１４０−ｎを有する。なお、この発明における第１コイル、第２コイル、及び第３コイルは、それぞれコイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３であってよい。
【００２９】
コイル１１０の自己インダクタンスは、互いに略同一である。また、コイル１１０は、他のコイル１１０のそれぞれとの間に、互いに略同一の相互インダクタンスＭを有する。そして、コイル１１０と共振コンデンサ１２０とによって直列共振回路が形成される。そして、放電管１４０には、共振コンデンサ１２０の両端の電圧が提供される。なお、放電管１４０−１、１４０−２、１４０−３、・・・、１４０−ｎは、それぞれ寄生容量１３０−１、１３０−２、１３０−３、・・・、１３０−ｎを有する。本実施形態における容量成分とは、共振コンデンサ１２０と寄生容量１３０との合成容量であってよい。また、コイル１１０はそれぞれ寄生容量を有してよく、本実施形態における容量成分とは、共振コンデンサ１２０、寄生容量１３０、及びコイル１１０の寄生容量の合成容量であってよい。
【００３０】
このように、第１回路〜第ｎ回路はそれぞれ、電源１５０に接続されたコイル１１０及び容量成分を有する。また、第１回路、第２回路、第３回路、・・・第ｎ回路には、それぞれの回路の共振電流を検出するための検出用コンデンサ１９０−１、１９０−２、１９０−３、・・・、１９０−ｎ（以下、検出用コンデンサ１９０と総称する）を有する。検出用コンデンサ１９０は、共振電流の平均を取るために各共振回路に設けられる。検出用コンデンサ１９０には共振コンデンサ１２０と同じ位相の電流が流れる。この電流はツェナーダイオード１８０に流れ、電流と同じ位相の矩形波を生じる。ツェナーダイオード１８０の電圧を概ね５Vとすれば、０−５Vのデジタル波形に近い電圧を得ることができる。そして、この電圧に同期して駆動回路のスイッチングを行うことによって、共振周波数のほぼ中心に近い周波数で第１回路〜第ｎ回路のそれぞれの共振回路を駆動することができる。
【００３１】
電源１５０は、ＰＦＣ回路の高電圧のDC電源などをスイッチングすることによって交流電力を生成する。そして、回路１００は、ＰＦＣ回路の高電圧のDC電源などから、昇圧トランスを介さず放電管１４０を直接点灯させる。回路１００は昇圧トランスを有していないので、共振回路のQ値は大変に高い値が必要とされる。したがって、回路１００を駆動するためには、本願発明者が開示する特開2005-176599号公報などの電流共振型回路が有効である。また、電源１５０は、図１５に示すように昇圧トランスを介して接続されても良い。この場合、昇圧トランスの一次巻線から見た電圧位相と電流位相との差の大きさが予め定められた大きさより小さくなる周波数範囲で動作してよい。これにより、昇圧トランス一次巻線側から見た力率を大幅に改善することができる。この場合、力率が改善されるとは即ち一次巻線に流れる励磁電流が少なくなるわけであるから、一次巻線の巻数を大幅に減らすことが可能になることを意味する。その結果、一次巻線の銅損を減らすことも可能になるので、回路１００は、高効率の放電管用のインバータ回路として使用され得る。
【００３２】
図２は、コイル１１０−１及びコイル１１０−２の配置の一例を示す。コイル１１０−１及びコイル１１０−２は、それぞれコア２１０−１及び２１０−２（以下、コア２１０と総称する）に巻線が巻かれることによって形成される。コイル１１０−２は、コイル１１０−１に流れる電流により発生する磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置される。例えば、コイル１１０−１及び１１０−２は、電源１５０によって略同一方向の磁場を発生する。そして、コイル１１０−１及び１１０−２は近接して設けられる。このように、略同一の向きの磁場を生成するコイル１１０−１及び１１０−２が、磁束が互いに相殺するように、並行させて配置される。
【００３３】
図３は、コイル１１０−１及びコイル１１０−２の配置の他の一例を示す。コイル１１０−１及びコイル１１０−２は、同じコア３１０に巻かれた巻線によって形成される。このように、発生する磁場が対向するよう、コイル１１０−１及びコイル１１０−２が対向させて配置される。本実施形態においては、コイル１１０は磁束が相殺するよう配置されればよく、コイル１１０の配置の仕方は図２及び図３に限定されない。コイル１１０を配置する他の配置方法は、図６から図１３に関連して説明される。
【００３４】
図２及び図３に示されるように、コイル１１０−１及び第２１１０−２を近接して配置すると、コイル１１０−１及びコイル１１０−２に発生する磁束の方向は互いに反発しあう。その結果、磁束の一部は消失する。すなわち、二つのコイル１１０間には相互インダクタンスＭが生じる。この相互インダクタンスＭは、コイル１１０に流れる電流を等しくしようとして働く。この相互インダクタンスによる作用を、特開2004-335443号公報、米国公開特許第2004-0155596号明細書に開示された、図４に示される等価回路を用いて以下に説明する。ここでは、電源の電圧をＶ、放電管のインピーダンスをＺ１及びＺ２、コイルのインダクタンスをＬ１及びＬ２、コイルの相互インダクタンスをＭとすると、以下の式が成り立つ。
【数１】
2008042971.tif 000003
ここで、Ｌ１＝Ｌ２であり漏れインダクタンスを０、すなわち、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｍとすると、コイルに流れる電流ｊ１とｊ２との関係は以下の式で表される。
【数２】
2008042971.tif 000004
ここで、Ｚ１及びＺ２に比べて、２ωＬ１が十分に大きければ、Ｚ１、Ｚ２の値によらずｊ１とｊ２とは略同一になる。なお、本発明においては、各コイル１１０の有する漏れインダクタンス成分が分流の効果を有するので、特開2004-335443号公報、米国公開特許第2004-0155596号明細書に示すような「相互インダクタンスの和が放電管の有する負性抵抗を上回る」ような強い分流能力の構成は特段に必要とせず、あっても良いし、無くても良い。本発明においては、均流の効果のみがあれば良い。
【００３５】
なお、上記発明に開示される分流コイルは、結合係数が高いものが必須となる。したがって、実際の量産品ではコアを隙間なく接合する（ノーギャップにする）など、特殊な製造方法が必要になる。一方、本実施形態の回路１００は、或る程度の漏れインダクタンスを許容し（すなわち、コイル１１０の結合係数を或る程度低くし）、その漏れインダクタンスを共振に利用するものである。
【００３６】
なお、本実施形態においては、コア２１０、３１０の一端または両端が開放された構造を有することが望ましい。一端を開放するとは、即ち、実効的な磁路の長さを長くすることを意味する。なお、この場合の磁路とは、実際の磁束の通り道の物理的長さに比例し、磁性体の断面積に反比例し、磁性体の透磁率μiacに反比例する。従前発明（特開2006-012781号公報、米国公開特許第2006-055338号明細書）においては漏れインダクタンスは不要なパラメータであったが、本発明においては漏れインダクタンスは共振回路を構成する重要なパラメータであるために、その値は極力精度が高くなければならない。しかしながら、実際に量産されるコア（例えば、フェライトコア）の透磁率μiacは大きく変動する。そのために、磁路が閉じたコア形状を持つコアを使用すると、コイルのインダクタンスは相当に変化することが一般的である。
【００３７】
そこで、本実施形態において、コアの一端を開放し、磁束が空気中を通る構造にすると、コイルを通過する磁路の一部が大きな磁気抵抗を有することになり、実効透磁率においては空気の磁気抵抗が支配的になる。これにより、コアのμiacにバラツキがあっても、製品のインダクタンスのバラツキを非常に小さくすることができる。
【００３８】
例えば、コイル１１０を対向させて配置した例（図２）において、両端を開放することによって、コイル１１０の間の結合係数ｋを概ね０．４ないし０．６程度にする。この場合はコイル１１０の自己インダクタンスをＬｏとすると、そのうちの約半分が相互インダクタンスＭになり、この相互インダクタンスが上述の均流作用を提供する。そして漏れインダクタンス成分（１−ｋ）＊Ｌｏを共振に関与させることができる。
【００３９】
なお、本実施形態において、実際に共振用のインダクタンスとして働く成分は、前述した漏れインダクタンス（１−ｋ）＊Ｌｏそのものではない。詳説すると、漏れインダクタンスには電磁気関連の学術文献に記載される漏れインダクタンスＬｅと、ＪＩＳ測定法で示される漏れインダクタンスＬｓとがある。このうちで共振用のインダクタンスとして数値的に直接寄与するのは後者の漏れインダクタンスＬｓである。前者の漏れインダクタンスＬｅは次の式で表される。
Ｌｅ＝（１−ｋ）＊Ｌｏ
また、ＬｓとＬｅとの間には次の関係がある。
Ｌｓ＝（１＋ｋ）＊Ｌｅ
或いは以下の関係式によっても表される。
【数３】
2008042971.tif 000005
このように、相互インダクタンスＭも漏れインダクタンスの値に若干反映される。これをグラフにすると、Ｌｅ、Ｌｓ、及びｋの関係は図５に示されるような単純な直線関係になる。そして、本発明の請求項における漏れインダクタンスとは、このＬｓのことをいう。本発明の請求項における漏れインダクタンスＬｓは、学術文献に記載される漏れインダクタンスＬｅそのものではなく、上記式によりＬｅからＬｓに変換された値である。これが直接的に共振周波数に反映される。したがって、共振容量成分のうち、巻線の分布容量をＣｗ、適宜設定される共振周波数調整用の容量をＣａ、冷陰極管の周辺に発生する容量成分をＣｓとすれば、共振周波数をｆｒは、以下の式で表される。
【数４】
2008042971.tif 000006
なお、ＬｅとＬｓの両者は簡単な関係式で適宜変換可能である。したがって、本実施形態においては、説明の簡単化のために、数値的に評価する必要がある場合以外は両者を区別せずに、単に漏れインダクタンスと称する。
【００４０】
以上、図１から図５に関連して説明したように、第１〜第ｎ回路のそれぞれの直列共振回路は、コイル１１０の漏れインダクタンス成分と共振コンデンサ１２０との直列共振回路となる。例えば、図２のように、コイル１１０−１及び１１０−２を有する第１回路及び第２回路に着目すると、コイル１１０−１漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成する。また、コイル１１０−２の漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成する。そして、コイル１１０−１とコイル１１０−２との間の相互インダクタンスＭの大きさに応じて、コイル１１０−１及びコイル１１０−２に流れる電流が略同一にされる。
【００４１】
なお、回路１００のように、コイル１１０が３つ以上存在する場合には、一のコイル１１０に着目すると、当該コイル１１０に接続された回路の容量成分と、当該コイル１１０の漏れインダクタンス成分とが、直列共振回路を形成することになる。例えば、回路１００にコイルが３つ存在する場合、コイル１１０−１の漏れインダクタンス成分が第１容量成分と共振回路を形成し、コイル１１０−２の漏れインダクタンス成分が第２容量成分と共振回路を形成し、コイル１１０−３の漏れインダクタンス成分が第３容量成分と共振回路を形成する。
【００４２】
図６は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。本図を使用して、３つ以上の数のコイル１１０を近接させて配置する配置方法の一例を説明する。例えば、図６に示されるように、各々のコイル１１０を概ね均等の距離に配置する。実際に、プリント基板上のレイアウトにおいても、コイル１１０の配置には考慮が必要である。配置が均等でない場合は、相互作用を強く受けるコイル１１０の相互インダクタンスが大きくなり、反面、漏れインダクタンスが小さくなるので、そのコイル１１０で形成される共振回路の共振周波数が高くなってしまい、かえって均流作用が悪化する。
【００４３】
本図に示されるように、コイル１１０−１、コイル１１０−２、コイル１１０−３、コイル１１０−４は、電源１５０から供給される電力によって、互いに磁場を打ち消す方向の磁場を発生するよう配置される。例えば、コイル１１０−１、コイル１１０−２、コイル１１０−３、及びコイル１１０−４は略同一平面上に配置され、電源１５０によって当該平面に略垂直方向に、それぞれ略同一方向の磁場を発生させる。そして、コイル１１０−１の中心とコイル１１０−２の中心との間の距離と、コイル１１０−１の中心とコイル１１０−３の中心との間の距離、コイル１１０−２の中心とコイル１１０−４の中心との間の距離、及びコイル１１０−４の中心とコイル１１０−３の中心との間の距離を略同一（長さｌ）にすることによって、コイル１１０の間の結合係数を略同一にする。これにより、共振周波数を略同一の範囲に設定することができる。
【００４４】
なお、回路１００が３つのコイル１１０を有する場合、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３は、略同一平面上に、当該平面に略垂直の方向の磁場を発生し、かつ、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３のそれぞれの間の距離が互いに略同一となるよう設けられてよい。これにより、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３のそれぞれの間の結合係数を略同一の値にすることができる。
【００４５】
図７は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。本配置例では、各コイル１１０の間の相互作用をさらに強くすることを目的として、コイル１１０−１、コイル１１０−２、コイル１１０−３、及びコイル１１０−４が発生する磁場に対向してコイル１１０−１、コイル１１０−２、コイル１１０−３、及びコイル１１０−４の近傍に、磁性体６１０が設けられる。例えば、磁性体６１０はコイル１１０−１、コイル１１０−２、コイル１１０−３、及びコイル１１０−４を覆うよう設けられる。磁性体６１０は、コイル１１０−１が発生した磁場をコイル１１０−２、コイル１１０−３、及びコイル１１０−４に導き、コイル１１０−２が発生した磁場をコイル１１０−１、コイル１１０−３、及びコイル１１０−４に導き、コイル１１０−３が発生した磁場をコイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−４に導き、コイル１１０−４が発生した磁場をコイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３に導く。
【００４６】
本図に示されるように各コイル１１０に近接する磁性体６１０を配置すると、その磁性体６１０とコイル１１０との間の距離を調整することによって、自己インダクタンスのうち、相互インダクタンスとして機能させる割合、すなわち結合係数を調整することができる。コイル１１０との距離は、結合係数が所定の範囲内になるよう適宜調整すればよいし、また、距離をゼロにして接触していても良い。距離をゼロにして接触した場合は多脚のコアに各コイルを巻いた場合と等価である。このように、磁性体６１０を設けることによって、コイル１１０の配置に制約があり、コイル１１０を互いに等距離になるよう配置することができない場合であっても、コイル１１０の間の結合係数を略同一にすることができる。
【００４７】
図８は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。図７に示される配置方法において近接させる磁性体６１０の作用をより強くする必要がある場合、本図に示すように、コイル１１０−１の巻線及びコイル１１０−２の巻線が巻かれた方向と略平行に巻かれている補助巻線７１０を磁性体６１０の周囲に巻き、その補助巻線７１０の端子を短絡する。補助巻線７１０に代えて、導体のベルトを磁性体６１０の周囲を一巡するように短絡してもよい。この場合、補助巻線７１０とコイル１１０−１との間の結合係数、補助巻線７１０とコイル１１０−２の結合係数、補助巻線７１０とコイル１１０−３との間の結合係数、及び補助巻線７１０とコイル１１０−４との間の結合係数は、略同一であることが望ましい。
【００４８】
図９は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３によりそれぞれ生じる磁場の磁気軸は略同一の点８２０に向いている。そして、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３は、互いに打ち消す方向の磁場を発生させるよう電源１５０に接続される。例えば、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３は、ある時刻において、点８２０に向かう方向の磁場を発生する。そして、点８１０からコイル１１０−１までの距離、点８１０からコイル１１０−２までの距離、及び点８１０からコイル１１０−３までの距離は略同一である。また、コイル１１０−１の磁気軸とコイル１１０−２の磁気軸のなす角度、コイル１１０−２の磁気軸とコイル１１０−３の磁気軸のなす角度、及びコイル１１０−３の磁気軸とコイル１１０−１の磁気軸の成す角度は略同一である。これにより、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及びコイル１１０−３のそれぞれの間の結合係数は略同一となり、コイル１１０に接続される放電管１４０の管電流が略均一になる。
【００４９】
なお、コイル１１０の発生した磁場を他のコイル１１０に導く磁性体８１０を設けてよい。また、磁性体８１０は、コイル１１０−１とコイル１１０−２の間の磁路の長さ、コイル１１０−２とコイル１１０−３の間の磁路の長さ、及びコイル１１０−３とコイル１１０−１の間の磁路の長さを略同一にする形状を有することが望ましい。磁性体８１０を設けることにより、結合係数が略同一な４つ以上のコイル１１０を容易に配置することができる。
【００５０】
図１０は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。本図に示すように、コイル１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−ｎのコアに、それぞれ巻線部９１０−１、９１０−２、・・・、９１０−ｎ（以下、巻線部９１０と総称する）を設ける。巻線部９１０−１、９１０−２、・・・、９１０−ｎは、それぞれ主としてコイル１１０−１、コイル１１０−２、・・・、コイル１１０−ｎに磁気的に結合する。そして、コイル１１０と巻線部９１０との間の結合係数は、他のコイル１１０に主として磁気的に結合する巻線部９１０と他のコイル１１０との間の結合係数と略同一である。例えば、コイル１１０−１と巻線部９１０−１との間の結合係数は、コイル１１０−２と巻線部９１０−２との間の結合係数と略同一である。そして、巻線部９１０−１、９１０−２、・・・、９１０−ｎを直列に接続することによって、閉回路９２０が形成される。
【００５１】
なお、閉回路９２０は、コイル１１０−１に流れる電流によってコイル１１０−１に生じる磁場による閉回路９２０の誘導電流が、他のコイル１１０−２〜ｎに流れる電流によって他のコイル１１０−２〜ｎに生じる磁場を打ち消す方向の磁場を、巻線部９１０−２〜ｎに発生させる向きに流れるよう、巻線部９１０が直列に接続されて形成される。つまり、コイル１１０に発生する磁場によって当該コイル１１０に磁気的に結合された巻線部９１０に生じる起電力が同一方向になるように巻線部９１０が直列に接続される。
【００５２】
本図に示される配置方法によると、各コイル１１０の距離を回路配置上の都合により概ね均等にすることができないような場合であっても、それらの巻線部９１０を相互に接続することによって、放電管１４０の管電流を均等化することができる。本図に示される配置方法によると、各コイル１１０の相互の距離は結合係数にあまり影響せず、巻線部９１０の作用が支配的になる。なお、巻線部９１０とコイル１１０との間の結合は疎結合であってよい。また、コイル１１０の間の結合係数は、コイル１１０と巻線部９１０との間の距離によって調整され得る。例えば、コイル１１０と巻線部９１０との間の距離をより大きくすることによって、コイル１１０の間の結合係数をより小さく調整することができる。
【００５３】
図１１は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。巻線部１０１０−１が発生する磁場は、コイル１１０−１が発生する磁場及びコイル１１０−２が発生する磁場を打ち消すよう、コイル１１０−１、コイル１１０−２、及び巻線部１０１０−１を同じコア１０２０−１に配置する。例えば、巻線部１０１０−１の一方の端にコイル１１０−１が配置され、巻線部１０１０−１の他方の端に１１０−２が配置される。
【００５４】
このように、本配置方法では、対向する磁束の生じるコイル１１０−２が巻線部１０１０−１の反対側に設けられる。なお、本図に示される配置方法においては、直棒状のコア１０２０−１の両端にそれぞれコイル１１０−１及びコイル１１０−２が設けられるので、コイル１１０−１と１１０−２とが直接的に結合することによって均流作用が阻害されることを未然に防ぐことができる。
【００５５】
図１２は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。図１０に説明した構成のサブコンストラクションとして、図１０に説明した構成を有する第１構造と略同一の構成を有する第２構造との間で、コイルに流れる電流を略均一にすべく、閉回路を相互に接続する。本図においては、図１０に関連して説明した巻線部９１０及びコイル１１０を含む第１構造と、当該第１構造と略同一の構成を有する第２構造とを、電流トランス１１５０によって接続する。
【００５６】
具体的には、第２構造のコイル１１１０−１、１１１０−２、・・・、１１１０−ｎ（以下、コイル１１１０と総称する）は、それぞれ第１構造のコイル１１０−１、１１０−２、・・・、１１０−ｎと略同一の特性を有する。また、第２構造の巻線部１１２０−１、１１２０−２、・・・、１１２０−ｎは、それぞれ第１構造の巻線部９１０−１、９１０−２、・・・、９１０−ｎと略同一の特性を有し、第２構造の閉回路１１３０は、第１構造の閉回路９２０と略同一の特性を有する。なお、コイル１１１０−１、１１１０−２、・・・、１１１０−ｎは、それぞれコイル１１０−１、１１０−２、１１０−３、・・・、１１０−ｎに接続された共振コンデンサ１２０及び放電管１４０と略同一の特性を持つ共振コンデンサ及び放電管を持ち、第１構造と同様に接続される。
【００５７】
そして、第１構造の閉回路９２０と第２構造の閉回路１１３０とは、電流トランス１１５０を介して接続される。具体的には、閉回路９２０が電流トランス１１５０の１次側であり、閉回路１１３０が電流トランス１１５０の２次側となる。なお、閉回路９２０及び閉回路１１３０は、電源１５０によりコイル１１０に生じる磁場によって閉回路９２０に流れる電流によって閉回路１１３０に生じる電流の向きは、電源１５０によりコイル１１１０に生じる磁場によって閉回路１１３０に流れる電流の向きと同じになるよう、電流トランス１１５０に接続される。このような配置方法によって、離れた位置に配置する必要のあるコイル同士を、略同一の結合係数で結合することができる。そして、結合係数を所定の範囲の値に調整することによって、放電管の管電流の均流化の程度を調整することができる。
【００５８】
図１３は、コイル１１０の更なる他の配置例を示す。図８に説明した構成のサブコンストラクションとして、図８に説明した構成を有する第１構造と略同一の構成を有する第２構造との間で電流を略均一にすべく、磁性体の周囲に巻かれた補助巻線を相互に接続する。本図においては、図８に関連して説明した磁性体６１０、コイル１１０−１〜１１０−４、を含む第１構造と、当該第１構造と略同一の構成を有する第２構造とが、補助巻線によって接続されることによって、第１構造と第２構造に含まれる放電管の管電流を略均一にする。
【００５９】
第２構造のコイル１１１０−１、１１１０−２、１１１０−３、及び１１１０−４は、それぞれ第１構造のコイル１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４と略同一の特性を有する。また、磁性体１２１０は、磁性体６１０と略同一の特性を有し、補助巻線７１０と略同一の特性を有する補助巻線１２２０が巻かれる。なお、コイル１１１０−１、１１１０−２、１１１０−３、及び１１１０−４は、それぞれコイル１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４に接続された共振コンデンサ１２０及び放電管１４０と略同一の特性を持つ共振コンデンサ及び放電管を持つ。そして、第１構造の補助巻線７１０と第２構造の補助巻線１２２０とは、閉回路１２５０を形成する。なお、第１構造の補助巻線７１０と第２構造の補助巻線１２２０とは、コイル１１０によって発生する磁場によって補助巻線７１０に生じる起電力及びコイル１１１０によって発生する磁場によって補助巻線１２２０に生じる起電力が同じ方向になるよう接続される。このような配置方法によって、離れた位置に配置する必要のあるコイル同士を、略同一の結合係数で結合することができる。そして、結合係数を所定の範囲の値に調整することによって、放電管の管電流の均流化の程度を調整することができる。
【００６０】
なお、図８、図１０、図１２、及び図１３に関連して説明した巻線部又は補助巻線の一部に抵抗を挿入し、抵抗の両端の電圧を計測することによって電流を検出することも適宜可能であることは言うまでもない。また、本実施形態では図示していないが、実際の回路配置上においては磁束が様々な外的な要因によって影響を受けることがある。これらの影響を最小限にするために磁束を遮蔽したり補助的な磁性体を配置したりすることなどは本発明の本質に影響するものではなく、本実施形態においも適宜なされ得る。なお、本発明はそのような磁性体の配置によって得られる効果とは異質な効果を有することが明らかである。
【００６１】
図１４は、電源１５０の他の一例を示す。回路１００は電流共振型回路によっても駆動可能であり、古典的な電流共振型回路、又はゼロ電流スイッチング型の電力制御手段、例えば特開平8-288080号公報で本発明者が開示するものが、一つの例として有効である。
【００６２】
図１５は、回路１００の他の構成を示す。本図に示す回路１００は、電源１５０の電圧を昇圧する昇圧トランス１４１０と、調整用のコンデンサ１４３０を備える点を除いて、図１に説明した回路１００と略同一であるので、相違点を除いて説明を省略する。なお、本図の回路１００において、図１の回路１００と同じ符号を有する構成要素は、互いに略同一の特徴を有する。昇圧トランス１４１０は、電源１５０の電圧を昇圧してコイル１１０に供給する。なお、本図に示されるように昇圧トランス１４１０を用いると、昇圧トランス１４１０の２次巻線には、ある程度の漏れインダクタンス１４２０が存在する。この漏れインダクタンス１４２０を直接共振回路の共振素子として用いることも可能であるが、本発明においては主たる共振をコイル１１０にて行うので、回路におけるインダクタンス値が大きくなりすぎてしまう場合がある。その場合、調整用のコンデンサ１４３０を挿入することによって、最適な共振条件を見出すことができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の回路１００によると、複数の共振回路を有する昇圧回路の昇圧比を、複数の共振回路の間で略均等にすることができる。この効果は二次側回路の共振回路のＱ値が低くした場合にも高くした場合にも有効である。特に、共振回路のQ値を高くした場合においても、それぞれの放電管の電流がバラつくということがなくなったことが重要である。これにより、共振回路のＱ値を高くすることができるため、ＰＦＣ回路を経て得られる概ね４００Ｖ程度のＤＣ電源をスイッチングすることによって、多数の冷陰極管を均一に点灯させることも可能となった。このように、回路１００を使用すると、昇圧トランスを使用せずに多数の冷陰極管を均一に点灯させることができるので、放電管を駆動する回路の電力効率を著しく改善することができる。
【００６４】
いうまでもなく、回路１００のような高いＱ値の共振回路をその共振周波数で正確に駆動するためには電流共振型回路などの、共振周波数を正確に捉える回路が必要であり、そのような回路と組み合わせることにより、高い昇圧比が得られる。また、回路１００は、両側高圧駆動方式を利用の場合に偏り現象が起きる場合にも、その偏りの程度を低減することができる手段を提供することができる。
【００６５】
上記の実施形態においては、コイルを用いて均流化する回路を説明した。しかしながら、本発明の発明者が既に開示する多数の均流方式発明や駆動回路とともに、様々なサブコンストラクションを構成することが可能であることが明らかである。それらのサブコンストラクションは多岐にわたるため、説明を省略する。
【００６６】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】一実施形態における回路１００の構成の一例を示す図である。
【図２】コイル１１０の配置の一例を示す図である。
【図３】コイル１１０の配置の他の一例を示す図である。
【図４】均流化作用を説明する図である。
【図５】Ｌｅ、Ｌｓ、及びｋの関係を示す図である。
【図６】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図７】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図８】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図９】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図１０】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図１１】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図１２】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図１３】コイル１１０の更なる他の配置例を示す図である。
【図１４】電源１５０の他の一例を示す図である。
【図１５】回路１００の他の構成を示す図である。
【図１６】多数の冷陰極管を並列点灯させる回路の一例を示す図である。
【図１７】昇圧トランスを使用せず直列共振回路で昇圧する回路の一例を示す図である。
【図１８】周波数と昇圧比の一例を示す図である。
【図１９】両側高圧駆動回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１００  回路
１１０  コイル
１２０  共振コンデンサ
１３０  寄生容量
１４０  放電管
１５０  電源
１８０  ツェナーダイオード
１９０  検出用コンデンサ
２１０  コア
３１０  コア
６１０  磁性体
７１０  補助巻線
８１０  磁性体
９１０  巻線部
９２０  閉回路
１０１０  巻線部
１０２０  コア
１１１０  コイル
１１２０  巻線部
１１３０  閉回路
１１５０  電流トランス
１２１０  磁性体
１２５０  閉回路
１４１０  昇圧トランス
１４２０  漏れインダクタンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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