(57)【要約】【課題】素子自体又は実装される回路におけるリーク電流を低減するとともに小型化及び軽量化を実現すること。【解決手段】この放電灯点灯回路用トランス１は、コア部３ｃと、コア部３ｃを２層で覆うように配置された筒状の内側絶縁部材７ａ及び外側絶縁部材７ｂを有し、内側絶縁部材７ａ及び外側絶縁部材７ｂの端部において、内側絶縁部材７ａと外側絶縁部材７ｂとの間の間隙部７ｃに向けて貫通する貫通孔１２ａが形成され、絶縁部材７ａ，７ｂの周面に沿って延在する電圧取出用絶縁部１２を有する絶縁カバー７と、外側絶縁部材７ｂの外周面１１ａ又は内側絶縁部材７ａの内周面１１ｂに沿って、コア部３ｃの周りに巻かれた１次巻線８，９と、間隙部７ｃ内においてコア部３ｃの周りに巻かれ、終端部１０ａが間隙部７ｃから電圧取出用絶縁部１２の貫通孔１２ａを通じて取り出された２次巻線１０とを備える。【選択図】図４
2008066408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯点灯用に用いられ、高圧パルスを発生させる放電灯点灯回路用トランスであって、
磁性体からなるコア部と、
前記コア部を２層で覆うように配置された筒状の内側絶縁部材及び外側絶縁部材を有し、前記内側絶縁部材及び前記外側絶縁部材の端部において、前記内側絶縁部材と前記外側絶縁部材との間の間隙に向けて貫通する貫通孔が形成され、前記外側絶縁部材及び前記内側絶縁部材から延在する電圧取出用絶縁部を有する絶縁カバーと、
前記外側絶縁部材の外周面又は前記内側絶縁部材の内周面に沿って、前記コア部の周りに巻かれた１次巻線と、
前記間隙内において前記コア部の周りに巻かれ、終端部が前記間隙から前記電圧取出用絶縁部の前記貫通孔を通じて取り出された２次巻線と、
を備えることを特徴とする放電灯点灯回路用トランス。
【請求項２】
前記１次巻線は、前記外側絶縁部材の外周面及び前記内側絶縁部材の内周面の両方に沿って巻かれている、
ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯回路用トランス。
【請求項３】
前記１次巻線は、金属膜と絶縁膜とからなる２層構造を有し、前記コア部の周りにロール状に巻かれている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の放電灯点灯回路用トランス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の放電灯点灯回路用トランスと、
入力直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路と、
前記放電灯点灯回路用トランスの前記１次巻線を含み、前記直流交流変換回路の出力に接続された直列共振回路と、
前記１次巻線の中間に設けられた中間端子に接続され、コンデンサと前記コンデンサの両端電圧に応じてスイッチングするスイッチング素子とが直列に接続された放電灯起動回路とを備え、
前記放電灯起動回路は、前記スイッチング素子がオンしたタイミングから、前記放電灯起動回路から前記１次巻線に印加される印加電圧がピークに達するタイミングまでの時間が、15nsec〜50nsecの範囲となるような特性を有する、
ことを特徴とする放電灯点灯回路。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の放電灯点灯回路用トランスと、
入力直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路と、
前記放電灯点灯回路用トランスの前記１次巻線を含み、前記直流交流変換回路の出力に接続された直列共振回路と、
前記１次巻線の中間に設けられた中間端子に接続され、コンデンサと前記コンデンサの両端電圧に応じてスイッチングするスイッチング素子とが直列に接続された放電灯起動回路とを備え、
前記放電灯起動回路は、前記スイッチング素子がオンしたタイミングから、前記放電灯起動回路から前記１次巻線に印加される印加電圧がピークに達するタイミングまでの時間における前記印加電圧の積分値の前記コンデンサの両端電圧の積分値に対する比が0.7以上の範囲となるような特性を有する、
ことを特徴とする放電灯点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯回路用トランス及びこれを用いた放電灯点灯回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のヘッドランプ等に用いられる放電灯の点灯回路においては、放電灯を起動するための高電圧を発生するトランスが内蔵されているのが一般的である。このようなトランスにおいては、２次側の巻線において高電圧が発生するため、その高電圧によるリーク電流を防ぐための絶縁構造を必要とする。このような絶縁構造としては、従来、下記特許文献１に記載されたトランスのように絶縁部材の内側及び外側に１次巻線及び２次巻線が分離して配置されたもの、トランス全体に樹脂モールド等の絶縁加工が施されたものが用いられている。
【特許文献１】特開２００５−０６４２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したようなトランス全体に樹脂モールドのような絶縁構造を設けた場合には、素子全体のサイズ及び重量が大きくなったり、真空注型等の余分な加工によってコストアップを招いてしまう傾向にある。一方、巻線を絶縁部材で覆う構造においても、巻線の高圧発生部と他の導体との間の沿面距離を稼ぐと同時に、１次巻線と２次巻線の磁気的結合を強めるためには、素子全体が大型化してしまう傾向にあった。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、素子自体又は実装される回路におけるリーク電流を低減するとともに小型化及び軽量化を実現可能な放電灯点灯回路用トランス及びこれを用いた放電灯点灯回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の放電灯点灯回路用トランスは、磁性体からなるコア部と、コア部を２層で覆うように配置された筒状の内側絶縁部材及び外側絶縁部材を有し、内側絶縁部材及び外側絶縁部材の端部において、内側絶縁部材と外側絶縁部材との間の間隙に向けて貫通する貫通孔が形成され、外側絶縁部材及び内側絶縁部材から延在する電圧取出用絶縁部を有する絶縁カバーと、外側絶縁部材の外周面又は内側絶縁部材の内周面に沿って、コア部の周りに巻かれた１次巻線と、間隙内においてコア部の周りに巻かれ、終端部が間隙から電圧取出用絶縁部の貫通孔を通じて取り出された２次巻線と、を備える。
【０００６】
このような放電灯点灯回路用トランスによれば、コア部の周りに巻かれた２次巻線は内側絶縁部材と外側絶縁部材との間の間隙に収められ、その２次巻線の高圧側の終端部は、内側絶縁部材及び外側絶縁部材の端部から延びるように形成された電圧取出用絶縁部の貫通孔を通じて外部に取り出されているので、絶縁構造が小さい状態で、高圧を発生する２次巻線と１次巻線や他の金属部材との沿面距離が長くされて絶縁が十分に確保される。同時に、１次巻線が外側絶縁部材の外周面又は内側絶縁部材の内周面に沿って巻かれることで、１次巻線と２次巻線とのリーク電流を防止しつつ１次巻線と２次巻線との磁気的結合も十分に強くされる。
【０００７】
１次巻線は、外側絶縁部材の外周面及び内側絶縁部材の内周面の両方に沿って巻かれていることが好ましい。かかる１次巻線を備えれば、素子自体のサイズの小型化を維持しつつ１次巻線と２次巻線との磁気的結合がより一層強くなる。
【０００８】
また、１次巻線は、金属膜と絶縁膜とからなる２層構造を有し、コア部の周りにロール状に巻かれていることも好ましい。この場合、１次巻線と２次巻線との磁気的結合を効率的に強められるので、放電灯点灯用回路に用いた場合に入力から出力に向けた電力の伝達効率が向上する。
【０００９】
本発明の放電灯点灯回路は、上記の放電灯点灯回路用トランスと、入力直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路と、放電灯点灯回路用トランスの１次巻線を含み、直流交流変換回路の出力に接続された直列共振回路と、１次巻線の中間に設けられた中間端子に接続され、コンデンサとコンデンサの両端電圧に応じてスイッチングするスイッチング素子とが直列に接続された放電灯起動回路とを備え、放電灯起動回路は、スイッチング素子がオンしたタイミングから、放電灯起動回路から１次巻線に印加される印加電圧がピークに達するタイミングまでの時間が、15nsec〜50nsecの範囲となるような特性を有する。
【００１０】
このような放電灯点灯回路によれば、直流交流変換回路によって入力直流電圧が交流電圧に変換され、直列共振回路によって直流交流変換回路から放電灯点灯回路用トランスに送られる交流電力が制御され、放電灯点灯回路用トランスによってその交流電力が放電灯に供給する電力に変換される。また、放電灯点灯回路用トランスの１次巻線の中間端子には放電灯起動回路から放電灯起動用のトリガーパルス電圧が印加される。上記構成の放電灯点灯回路においては、放電灯点灯回路用トランスの小型化に伴って回路全体のコンパクト化が図られ、放電灯点灯回路用トランスにおけるリーク電流も低減されるとともに、放電灯起動回路の上述した特性によって放電灯の起動後の立ち消えを効果的に防止することができる。
【００１１】
或いは、本発明の放電灯点灯回路は、上記の放電灯点灯回路用トランスと、入力直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路と、放電灯点灯回路用トランスの１次巻線を含み、直流交流変換回路の出力に接続された直列共振回路と、１次巻線の中間に設けられた中間端子に接続され、コンデンサとコンデンサの両端電圧に応じてスイッチングするスイッチング素子とが直列に接続された放電灯起動回路とを備え、放電灯起動回路は、スイッチング素子がオンしたタイミングから、放電灯起動回路から１次巻線に印加される印加電圧がピークに達するタイミングまでの時間における印加電圧の積分値のコンデンサの両端電圧の積分値に対する比が0.7以上の範囲となるような特性を有する。
【００１２】
このような放電灯点灯回路によれば、直流交流変換回路によって入力直流電圧が交流電圧に変換され、直列共振回路によって直流交流変換回路から放電灯点灯回路用トランスに送られる交流電力が制御され、放電灯点灯回路用トランスによってその交流電力が放電灯に供給する電力に変換される。また、放電灯点灯回路用トランスの１次巻線の中間端子には放電灯起動回路から放電灯起動用のトリガーパルス電圧が印加される。上記構成の放電灯点灯回路においては、放電灯点灯回路用トランスの小型化に伴って回路全体のコンパクト化が図られ、放電灯点灯回路用トランスにおけるリーク電流も低減されるとともに、放電灯起動回路の上述した特性によって放電灯の起動後の立ち消えを効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、素子自体又は実装される回路におけるリーク電流を低減するとともに小型化及び軽量化を実現可能な放電灯点灯回路用トランス及びこれを用いた放電灯点灯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】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る放電灯点灯回路用トランスの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図面は説明用のために作成されたものであり、説明の対象部位を特に強調するように描かれている。そのため、図面における各部材の寸法比率は、必ずしも実際のものとは一致しない。
【００１５】
図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる放電灯点灯回路用トランス１の分解斜視図である。この放電灯点灯回路用トランス１は、自動車のヘッドランプ等として用いられる放電灯を起動させるための回路に内蔵され、放電灯に対してその起動のための高圧パルスを生成するための素子である。
【００１６】
同図に示すように、放電灯点灯回路用トランス１は、フェライト等の磁性体によって略平板状に形成されたＩ型コア２と、同じくフェライト等の磁性体によって略平板状に底面部３ａが形成され、その底面部３ａの中央に円柱形状のコア部３ｃが、底面部３ａの両端に平板状の側壁部３ｂが一体的に形成されたＥ型コア３とを有し、Ｉ型コア２とＥ型コア３の間に、台座４，５及び本体部６を挟み込んだ構成を有している。具体的には、Ｉ型コア２とＥ型コア３とは、側壁部３ｂ及びコア部３ｃがＩ型コア２の主面にほぼ垂直に当接するように接合され、台座４，５及び本体部６はコア部３ｃによって貫通された状態で保持されている。台座４，５は、樹脂材料等の絶縁体からなり、コア部３ｃを貫通させるための開口部４ａ，５ａがそれぞれ形成されるとともに、本体部６と外部とを電気的に接続するための端子部４ｂ，５ｂがそれぞれ設けられている。本体部６は、樹脂材料等の絶縁材料からなる絶縁カバー７、１次巻線８，９、及び２次巻線１０によって構成され、この台座４と台座５との間に挟まれた状態で固定されている。
【００１７】
絶縁カバー７の２次巻線１０の収容前の状態を示す図２に示すように、絶縁カバー７は、Ｅ型コア３のコア部３ｃに装着された状態において、コア部３ｃを２層で覆うように配置される円筒状の内側絶縁部材７ａ及び外側絶縁部材７ｂを有し、内側絶縁部材７ａと外側絶縁部材７ｂとの間には、絶縁カバー７の長手方向に沿ってほぼ一定幅を有する間隙部７ｃが形成されている。より詳細には、この間隙部７ｃは、絶縁カバー７の長手方向の一方の端部（図２の右端部）においては外部に向けて貫通して設けられ、他方の端部（図２の左端部）においては絶縁カバー７の端面７ｄによって塞がれている。
【００１８】
このような絶縁カバー７の端面７ｄにおいて間隙部７ｃの外側には、内側絶縁部材７ａの内周面１１ｂ及び外側絶縁部材７ｂの外周面１１ａに略平行に延びる円柱状の電圧取出用絶縁部１２が一体的に形成されている。さらに、この電圧取出用絶縁部１２には、外部から端面７ｄに略垂直な方向に沿って間隙部７ｃに貫通する貫通孔１２ａが形成されている。なお、電圧取出用絶縁部１２及び貫通孔１２ａは、高圧発生部と他の導体との絶縁が確保されれば、端面７ｄと平行な方向に沿っても、或いは、端面７ｄと任意の角度で間隙部７ｃから離間する方向に延びても構わない。
【００１９】
２次巻線１０は、外周面１１ａの外径より小さく内周面１１ｂの内径より大きい径で螺旋状に巻かれた金属線材であり、内側絶縁部材７ａに均等に巻かれた状態で間隙部７ｃに収容される。これにより、２次巻線１０は、本体部６がＥ型コア３に装着された状態では、コア部３ｃの周りに巻かれた状態で保持される。ここで、２次巻線１０が間隙部７ｃに収容される際には、２次巻線１０の一方の終端部１０ａは、電圧取出用絶縁部１２の貫通孔１２ａを通じて外部に取り出され、他方の終端部１０ｂは、間隙部７ｃから直接外部に取り出される。
【００２０】
なお、間隙部７ｃには、樹脂モールド、インサート成形等により絶縁物を充填することが、２次巻線１０自体の巻線間の絶縁確保の点、及び２次巻線１０と他の金属部材との間におけるリーク電流低減の点でより好ましい。
【００２１】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、１次巻線８及び１次巻線９は、それぞれ、金属膜８ａ，９ａ及び絶縁膜８ｂ，９ｂからなる２層構造を有する長方形のシート状部材である。この２層構造は、絶縁フィルムの全面に金属を蒸着することにより作製されたものであってもよいし、薄膜金属と絶縁フィルムとを重ね合わせたものであってもよい。また、１次巻線８の長手方向の端部及び中間部位には、それぞれ、金属膜８ａと外部とを電気的に接続するための凸状の接続タップ１３，１３’，１４及び中間タップ（中間端子）１５が形成されている。同様に、１次巻線９の長手方向の端部及び中間部位には、それぞれ、金属膜９ａと外部とを電気的に接続するための凸状の接続タップ１６，１６’，１７及び中間タップ１８が形成されている。
【００２２】
このような１次巻線８は、図１及び図４に示すように、内側絶縁部材７ａの内周面１１ｂに沿って、その長手方向にロール状に巻かれた状態で絶縁カバー７に収容される。従って、１次巻線８の金属膜８ａは、本体部６がＥ型コア３に装着された状態ではコア部３ｃの周りに巻かれることになる。また、このとき、金属膜８ａは、絶縁膜８ｂの存在により金属膜８ａの他の部位と接触することが防止されている。一方、１次巻線９は、外側絶縁部材７ｂの外周面１１ａに沿って、その長手方向にロール状に巻かれることによって絶縁カバー７に装着される。１次巻線８と同様に、１次巻線９の金属膜９ａはコア部３ｃの周りに巻かれることになる。また、金属膜９ａは、絶縁膜９ｂの存在により金属膜９ａの他の部位と接触することが防止される。
【００２３】
次に、放電灯点灯回路用トランス１の結線状態について説明する。上述したように、放電灯点灯回路用トランス１は、コア部３ｃの周りに巻かれた１次巻線８，９によって、コア部３ｃの周りに巻かれた２次巻線１０を内側と外側とから挟むような、いわゆる「サンドイッチ巻き」と呼ばれる構成を有している。ここで、図５に示すように、接続タップ１４と接続タップ１７とが、台座４，５の端子部４ｂ，５ｂのうちのいずれかの端子部Ｔ１に接続され、接続タップ１３と接続タップ１６とが、端子部４ｂ，５ｂのうちのいずれかの端子部Ｔ２’に接続され、接続タップ１３’と接続タップ１６’とが、端子部４ｂ，５ｂのうちのいずれかの端子部Ｔ２に接続されることによって、１次巻線８と１次巻線９とが並列に接続されている。また、１次巻線８と１次巻線９とは、中間タップ１５，１８どうしも端子部Ｔ３に接続されている。さらに、２次巻線１０の終端部１０ａ，１０ｂは、それぞれ、端子部Ｔ４，Ｔ５に接続されている。
【００２４】
以下、上述した放電灯点灯回路用トランス１が内蔵された放電灯点灯回路３０の好適な一実施形態について、図６及び図７を参照しつつ説明する。
【００２５】
図６に示すように、放電灯点灯回路３０は、直流電源Ｅが接続される入力端子３１ａ，３１ｂと、入力端子３１ａ，３１ｂに接続され、入力端子３１ａ，３１ｂから入力される直流電圧を平滑化するためのＬＣフィルタ回路３２と、ＬＣフィルタ回路３２の出力側に接続され、ＬＣフィルタ回路３２から入力された直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣインバータ（直流交流変換回路）３３と、ＤＣ−ＡＣインバータ３３の出力に接続され、放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線を含む直列共振回路３４と、２次巻線の両端部に繋がる端子部Ｔ４，Ｔ５が放電灯Ｄの両端に接続された放電灯点灯回路用トランス１と、放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線の中間タップが繋がる端子部Ｔ３と端子部Ｔ２’間に接続されたスタータ回路（放電灯起動回路）３５とから構成されている。
【００２６】
ＤＣ−ＡＣインバータ３３は、２つの半導体スイッチであるトランジスタ３３ａ，３３ｂとトランジスタ３３ａ，３３ｂの制御端子に接続されたブリッジドライバ３３ｃとを有している。トランジスタ３３ａ，３３ｂは、例えばＮ型ＦＥＴであり、ＬＣフィルタ回路３２の出力端子間に接続されたコンデンサ３２ａの両端に直列に接続されている。ブリッジドライバ３３ｃは、外部から入力される制御信号に応じて、駆動信号をトランジスタ３３ａ，３３ｂに供給する。このような構成により、ＤＣ−ＡＣインバータ３３は、ＬＣフィルタ回路３２から２つのトランジスタ３３ａ，３３ｂ間に印加された直流電圧に基づいて、トランジスタ３３ａとトランジスタ３３ｂとの接続点において所定の周波数の交流電圧を生成し、その交流電圧を直列共振回路３４に出力する。
【００２７】
直列共振回路３４は、放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線を含み、直列に接続されたコンデンサ３４ａとインダクタ３４ｂとを有している。具体的には、コンデンサ３４ａの一端は、ＤＣ−ＡＣインバータ３３の出力に接続され、コンデンサ３４ａの他端は、インダクタ３４ｂの一端に接続されている。インダクタ３４ｂの他端は、放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線の一方の終端部に繋がる端子部Ｔ１に接続されている。さらに、放電灯点灯回路用トランス１の他方の終端部の繋がる端子部Ｔ２が、入力端子３１ｂ及びＧＮＤに接続されている。なお、コンデンサ３４ａとインダクタ３４ｂとからなる直列回路は、端子部Ｔ２側に接続されていてもよい。直列共振回路３４では、コンデンサ３４ａとインダクタ３４ｂとが共振することによって、これらの合成インピーダンスが周波数依存性を有する。この合成インピーダンスは共振周波数に近いほど小さいので、直列共振回路３４は、ＤＣ−ＡＣインバータ３３から出力される交流電力の周波数が共振周波数に近いほど大きな電力を放電灯点灯回路用トランス１に出力する。本実施形態では、コンデンサ３４ａの容量は、0.1μF以下であり、インダクタ３４ｂのインダクタンスは、0.1μH以上である。
【００２８】
スタータ回路３５は、図７に示すように、放電灯点灯回路用トランス１の端子部Ｔ３と端子部Ｔ２との間にコンデンサ３６とスパークギャップ（自己降伏型スイッチング素子）３７とが直列に接続された構成を有し、更に複数のダイオード及びコンデンサを有するいわゆる３倍圧回路を含む。すなわち、スタータ回路３５の入力端子３８には、放電灯点灯回路用トランス１の１次側の補助巻線等から交流電圧が印加され、この交流電圧に応じた３倍圧回路の機能によりコンデンサ３６に電荷が蓄えられる。コンデンサ３６の両端電圧が上昇すると、その両端電圧に応じてスパークギャップ３７の両端に印加される電圧も上昇し、この電圧がスパークギャップ３７の放電電圧Ｖｓｇを超えると、スパークキャップ３７が絶縁破壊を引き起こしてターンオン（スイッチング）する。これにより、コンデンサ３６に蓄えられた電荷に応じたトリガーパルス電圧がトランス１の１次巻線に印加されて、このトリガーパルス電圧は２次巻線において昇圧されて放電灯Ｄに印加される。つまり、このトリガーパルス電圧は、放電灯Dの点灯を起動するために利用される。
【００２９】
上記の基本構成を有する放電灯点灯回路３０においては、回路の小型化を実現するためには、放電灯点灯回路用トランス１を小型化することがより効果的である。一方で、放電灯点灯回路用トランス１を小型化すると必然的にそのインダクタンス値が小さくなるが、小型化に対する効果が現れるのは２次巻線のインダクタンス値が１００μＨ以下の場合である。この場合、トランス１の１次巻線のインダクタンスは１μＨ以下となるので、スパークギャップのＯＮが遅いと（ＯＮが始まってからスパークギャップの両端電圧がゼロになるまでの時間が長いと）、コンデンサのエネルギーを十分にトランス１へ印加できず、放電灯起動の高圧パルスの波高値の低下につながり、放電灯起動時の点灯不安定性につながる。
【００３０】
そこで、回路の小型化を図りつつ放電灯の起動時の点灯不安定性のようなデメリットを無くすために採用されている放電灯点灯回路３０の構成について述べる。
【００３１】
ここで、図８は、スタータ回路３５を放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線の端子部Ｔ３，Ｔ２’間に接続してトリガーパルス電圧を発生させるためのトリガーパルス発生回路５０の構成を示す図である。放電灯点灯回路用トランス１の端子部Ｔ３，Ｔ２’間の巻線部を示すインダクタ５１の両端に、コンデンサ３６及びスパークギャップ３７が直列に接続され、コンデンサ３６の一方の端子とスパークギャップ３７との接続点には、ダイオード５２を介して入力端子５３が接続され、コンデンサ３６の他方の端子は接地されている。この入力端子５３に交流電圧が印加される。
【００３２】
図９において、（ａ）は、トリガーパルス発生回路５０におけるコンデンサ３６の両端電圧Ｖｃｄ及びインダクタ５１への印加電圧ＶＬ１の出力波形の一例、（ｂ）は、点灯回路用トランス１の２次巻線から放電灯Ｄに印加される高圧パルスＶＰの出力波形を示す。同図に示すように、入力端子５３への交流電圧の印加に応じて、スパークギャップ３７の両端電圧が上昇すると、時刻Ｔｉ０においてスパークギャップ３７に絶縁破壊が生じてターンオンされる。ターンオンを契機に印加電圧ＶＬ１が上昇し、時刻Ｔｉ１においてスパークギャップ３７が完全にオンすることによって印加電圧ＶＬ１がピークに達する。一方、コンデンサ３６の両端電圧Ｖｃｄは、ターンオン時刻Ｔｉ０以降、蓄積された電荷を放出することで徐々に低下する。また、ターンオン時刻Ｔｉ０直後に高圧パルスＶＰも立ち上がる。
【００３３】
放電灯点灯回路３０は、回路の小型化を効果的に実現するために、２次巻線のインダクタンスが２０μH〜１００μＨの範囲である放電灯点灯回路用トランス１を備える。また、上記インダクタンス値を有する放電灯点灯回路用トランス１において、小型化のメリットを相殺するような事態を起こさないために、次のような条件を満たすようなスパークギャップ３７及びコンデンサ３６を、スタータ回路３５に内蔵する素子として用いる。
【００３４】
まず、第１の条件に関しては、スタータ回路３５は、時刻Ｔｉ０から時刻Ｔｉ１までの時間、つまり、スパークギャップ３７がオンしてから放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線に印加される印加電圧ＶＬ１がピークに達するまでの時間が、15nsec〜50nsecであるようなスパークギャップ３７及びコンデンサ３６を有する。
【００３５】
第２の条件に関しては、スタータ回路３５は、時刻Ｔｉ０から時刻Ｔｉ１までの時間における印加電圧ＶＬ１の時間積分値のコンデンサ３６の両端電圧Ｖｃｄの時間積分値に対する比が０．７〜０．９であるようなスパークギャップ３７及びコンデンサ３６を有する。この印加電圧ＶＬ１の時間積分値の両端電圧Ｖｃｄの時間積分値に対する比（積分比）は、時刻Ｔｉ０から時刻Ｔｉ１までの時間にどれだけ深くスパークギャップ３７がオンされているかを表している。図１０は、放電灯点灯回路３０において、第２の条件における積分比と、放電灯点灯回路用トランス１の２次巻線におけるパルス波高値Ｖｐのスパークギャップ３７の放電電圧Ｖｓｇに対する比との関係を示すグラフである。このグラフにより、積分比が少なくとも約０．７から約０．８までの範囲において、２次巻線におけるパルス波高値が正の傾きを有することが分かる。これは、積分比と放電灯Ｄに印加される高圧パルスのパルス波高値とが正の相関を有していることを意味している。
【００３６】
また、第３の条件に関しては、放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線に対する２次巻線の比を３０以下とし、かつ、スタータ回路３５は、放電開始のための放電電圧Ｖｓｇが１ｋＶ〜２ｋＶの範囲であるようなスパークギャップ３７を有する。
【００３７】
次に、本発明の放電灯点灯回路用トランス１及び放電灯点灯回路３０の作用効果について説明する。
【００３８】
放電灯点灯回路用トランス１では、コア部３ｃの周りに巻かれた２次巻線１０は内側絶縁部材７ａと外側絶縁部材７ｂとの間の間隙部７ｃに収められ、その２次巻線１０の高圧側の終端部１０ａは、内側絶縁部材７ａ及び外側絶縁部材７ｂの端部からそれらの周面に沿って延びるように形成された電圧取出用絶縁部１２の貫通孔１２ａを通じて外部に取り出されているので、絶縁構造が小さい状態で、高圧を発生する２次巻線１０と１次巻線８，９や他の金属部材との沿面距離が長くされて絶縁が十分に確保される。同時に、１次巻線８，９が外側絶縁部材７ｂの外周面全体及び内側絶縁部材７ａの内周面全体に沿って巻かれることで、１次巻線８，９と２次巻線１０との間のリーク電流を防止しつつ１次巻線８，９と２次巻線１０との磁気的結合も十分に強くされる。このように磁気的結合が強くされることで、コア部３ｃの小型化が可能にされるので、トランス全体の一層の小型化及び軽量化が可能になる。
【００３９】
これに対して、コア部９０３の周りに２次巻線９１０が巻かれ、コア部９０３が挿入される円筒状の絶縁部材９０７の周りに１次巻線９０８が巻かれたようなトランス９０１（図１２参照）においては、２次巻線９１０の高圧部（図１２の左側寄り）と１次巻線９０８との沿面距離を稼ぐために、１次巻線９０８を絶縁部材９０７の右側に配置させる必要がある。従って、トランスの小型化と巻線間の磁気的結合を両立することは比較的困難である。また、この構造では、いわゆる「サンドイッチ巻き」を採用することは困難であり、絶縁を確保しつつ磁気的結合を強めようとするとトランス全体の構造の複雑化や大型化を招く。
【００４０】
また、間隙部７ｃには、樹脂モールド、インサート成形等により絶縁物が充填されているので、２次巻線１０の経時劣化や湿度の上昇によって２次巻線１０の線間の絶縁耐量が下がっても耐圧が確保されるので、環境や経時劣化を見越した余分な構造設計の必要が無くなる。
【００４１】
放電灯点灯回路用トランス１を内蔵する放電灯点灯回路３０では、ＤＣ−ＡＣインバータ３３によって入力直流電圧が交流電圧に変換され、直列共振回路３４によってＤＣ−ＡＣインバータ３３から放電灯点灯回路用トランス１に送られる交流電力が制御され、放電灯点灯回路用トランス１によってその交流電力が放電灯Ｄに供給する電力に変換される。また、放電灯点灯回路用トランス１の１次巻線の中間タップＴ３にはスタータ回路３５から放電灯起動用のトリガーパルス電圧が印加される。この放電灯点灯回路３０においては、放電灯点灯回路用トランス１の小型化に伴って回路全体のコンパクト化が図られるとともに、放電灯点灯回路用トランス１におけるリーク電流も低減されている。さらに、放電灯点灯回路用トランス１においては巻線間の磁気的結合が十分に高められているので、電力伝達機能と昇圧機能を兼ねる放電灯点灯回路用トランス１の電力損失が低減される結果、放熱構造が不要又は小型化となり回路全体の小型化及びコスト削減が実現される。
【００４２】
また、放電灯点灯回路用トランス１の一次側には、接地用の端子部Ｔ２とスタータ回路３５接続用の端子部Ｔ２’とがロール状コイルの両端部に分離して接続されているので、一次側電流がロール状コイルの幅全体に均一に流され、２次側コイルへの電力伝達効率が向上する。
【００４３】
また、放電灯点灯回路３０は、上述した第１及び第２の条件を満たすスパークギャップ３７及びコンデンサ３６を有することで、放電灯点灯回路用トランス１の２次巻線のインダクタンス値を小さくしても、放電灯起動時にコンデンサ３６のエネルギーを十分にトランス１に印加することができ、放電灯起動の高圧パルスの波高値を上昇させて放電灯の点灯安定性を確保することができる。ただし、２次巻線のインダクタンス値をむやみに小さくすると放電灯Ｄを起動する高圧パルスの幅が小さくなって高圧パルスのパルス波高値が大きくなる（第１の問題）。また、１次巻線のインダクタンス値も必然的に小さくなり、１次側電流のピーク値が増加するので、コンデンサ３６等の容量素子として耐量の大きいものを使用すると共に、端子Ｔ４付近の耐圧構造を設ける必要が生じる（第２の問題）。これらの問題は、トランス１の小型化のメリットを相殺してしまう。そこで、２次巻線のインダクタンス値を２０μＨ〜１００μＨとし、スパークギャップ３７も第１及び第２の条件として規定された所定のスイッチング特性を有するものを使用することで、上記問題も生じることなくトランス１の小型化のメリットが増大する。
【００４４】
また、放電灯点灯回路３０は、上述した第３の条件を満たすことで放電灯点灯回路用トランス１の２次巻線に十分な高圧パルスを生成することができると同時に、放熱部材等の余分な部材が不要なので小型化が容易とされる。つまり、２次巻線に生じる高圧パルスを高くしようとした場合、放電灯点灯回路用トランス１の巻線比を大きくすることが考えられる。しかしながら、巻線に流れる電流はアンペアターンの法則で決まるため、放電灯Ｄに同じ電流を流そうとした場合には、巻線比に伴って１次電流が増加し、１次電流のロスに起因する発熱を吸収するための放熱部材が必要になる。第３の条件を満たす放電灯点灯回路３０は、巻線比が３０以下でこのような放熱部材を必要とすることもなく、スパークギャップ３７の所定の放電性能により２次巻線に十分な高圧パルスを生成する。
【００４５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、図１１に示す本発明の変形例である放電灯点灯回路用トランス１０１にように、１次巻線１０８，１０９として絶縁皮膜を有する金属線材を用いてもよい。
【００４６】
また、放電灯点灯回路３０のスタータ回路３５に内蔵されるスイッチング素子としては、スパークギャップ以外にもガスアレスタ等の他の自己降伏型スイッチング素子を用いてもよい。
【００４７】
また、放電灯点灯回路３０の性能条件である第２の条件においては、印加電圧ＶＬ１及び両端電圧Ｖｃｄの積分期間は特定の期間には限定されず、例えば、スパークギャップ３７がオンされた時刻Ｔｉ０から固定期間（例えば30nsec）経過するまでとしてもよい。
【００４８】
また、放電灯点灯回路３０は、上述した第１〜第３の条件の全てを満たす場合には限定されず、３つの条件のうち１つ又は２つの条件を満たすように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好適な一実施形態にかかる放電灯点灯回路用トランスの分解斜視図である。
【図２】図１の絶縁カバーの２次巻線収容前の状態を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１の一方の１次巻線の構造を示す図、（ｂ）は、図１の他方の１次巻線の構造を示す図である。
【図４】図１の絶縁カバーに１次巻線及び２次巻線が装着された状態を示す断面図である。
【図５】図１の放電灯点灯回路用トランスの結線図である。
【図６】本発明の好適な一実施形態にかかる放電灯点灯回路の回路構成を示す図である。
【図７】図６のスタータ回路の回路構成を示す図である。
【図８】トリガーパルス電圧を発生させるためのトリガーパルス発生回路の構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、図８のトリガーパルス発生回路の出力波形を示す図、（ｂ）は、（ｂ）は、点灯回路用トランスの２次巻線から放電灯に印加される高圧パルスの出力波形を示す図である。
【図１０】図８のトリガーパルス発生回路により得られた積分比と、図６の放電灯点灯回路において放電灯に印加されるパルス波高値との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の変形例である放電灯点灯回路用トランスの分解斜視図である。
【図１２】本発明の比較例である放電灯点灯回路用トランスの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
Ｄ…放電灯、１，１０１…放電灯点灯回路用トランス、３ｃ…コア部、７…絶縁カバー、７ａ…内側絶縁部材、７ｂ…外側絶縁部材、７ｃ…間隙部、８，９，１０８，１０９…１次巻線、８ａ，９ａ…金属膜、８ｂ，９ｂ…絶縁膜、１０…２次巻線、１０ａ…終端部、１１ａ…外周面、１１ｂ…内周面、１２…電圧取出用絶縁部、１２ａ…貫通孔、１５，１８…中間タップ（中間端子）、３０…放電灯点灯回路、３３…ＤＣ−ＡＣインバータ（直流交流変換回路）、３４…直列共振回路、３５…スタータ回路（放電灯起動回路）、３６…コンデンサ、３７…スパークギャップ（スイッチング素子）。
【図１】
2008066408.tif 000003
【図２】
2008066408.tif 000004
【図３】
2008066408.tif 000005
【図４】
2008066408.tif 000006
【図５】
2008066408.tif 000007
【図６】
2008066408.tif 000008
【図７】
2008066408.tif 000009
【図８】
2008066408.tif 000010
【図９】
2008066408.tif 000011
【図１０】
2008066408.tif 000012
【図１１】
2008066408.tif 000013
【図１２】
2008066408.tif 000014