專利名稱：放電燈點(diǎn)燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光源裝置的放電燈點(diǎn)燈裝置，所述光源裝置包括例如作為光化學(xué)反應(yīng)用的紫外線光源使用的放電燈的一種、通過(guò)在填充了包含氬、氪、氙等稀有氣體的放電氣體的放電等離子空間中介在有電介質(zhì)的放電來(lái)形成受激準(zhǔn)分子、利用上述受激準(zhǔn)分子放射出的光的所謂準(zhǔn)分子放電燈。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，一直進(jìn)行著通過(guò)將例如波長(zhǎng)在200nm以下的真空紫外線照射到各種被處理物上進(jìn)行清除附著在被照射面上的有機(jī)污染物質(zhì)的洗凈處理，或者在被照射面上形成極薄的氧化膜的氧化膜形成處理等。作為這樣的真空紫外線的照射源，利用電介質(zhì)阻擋(barrier)放電產(chǎn)生例如氙等受激準(zhǔn)分子，由此放出準(zhǔn)分子光的準(zhǔn)分子(excimer)放電燈等被廣泛使用。
有關(guān)準(zhǔn)分子放電燈的背景技術(shù)，有例如日本特開平02-007353號(hào)，其中記載了在放電容器中填充形成受激準(zhǔn)分子的放電用氣體、利用介在有電介質(zhì)的放電(別名臭氧發(fā)生器放電或無(wú)聲放電。參照日本電氣學(xué)會(huì)發(fā)行的修正版《放電手冊(cè)》，平成1年6月再版，第7次印刷發(fā)行第263頁(yè))形成受激準(zhǔn)分子、取出從該受激準(zhǔn)分子放射出的光的放電器。
作為與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)，電介質(zhì)阻擋放電燈光源裝置有例如日本特開平11-204280號(hào)，其中敘述了為了提高受激準(zhǔn)分子發(fā)光的效率需要使施加到燈上的交流電壓的波形急劇上升的技術(shù)，作為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的電路，可以使用回掃方式、半橋方式、全橋方式的變換器。
并且，日本特開平11-260581號(hào)中敘述了能夠緩和施加到燈上的交流電壓的波形需要急劇上升這一條件的技術(shù)，并且利用該技術(shù)能夠降低變換器的開關(guān)元件的峰值電流；作為實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的電路，可以使用半橋方式、全橋方式、推挽方式的變換器。而且敘述了為了實(shí)現(xiàn)施加到燈上電壓的陡峭波形，必須減小變換器的升壓變壓器的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的技術(shù)。
并且，有關(guān)高頻高壓變壓器，有例如日本實(shí)開昭53-071733號(hào)或?qū)嶉_昭54-063114號(hào)等許多古老的文獻(xiàn)，其中敘述了適合作為回掃變壓器之類的，將初級(jí)線圈和次級(jí)線圈卷繞在不同的繞線管上、將初級(jí)線圈用繞線管內(nèi)包在次級(jí)線圈用繞線管內(nèi)地組裝的雙重繞線管的技術(shù)以及使用用于分段繞法的繞線管的技術(shù)。
而且，有關(guān)準(zhǔn)分子放電燈用放電燈點(diǎn)燈裝置的升壓變壓器，有例如日本特開2005-039092號(hào)，其中敘述了在初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間設(shè)置氣體層，通過(guò)這樣來(lái)避免變壓器內(nèi)的電暈放電等不希望的現(xiàn)象，能夠縮小初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的間隙，提高能量從初級(jí)線圈傳輸給次級(jí)線圈的效率，結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)施加到燈上電壓的陡峭波形的技術(shù)。而且還敘述了為了實(shí)現(xiàn)施加到燈上的陡峭的波形需要減小次級(jí)線圈中的雜散靜電電容的技術(shù)。日本特開平02-007353號(hào)[專利文獻(xiàn)2] 日本特開平11-204280號(hào)[專利文獻(xiàn)3] 日本特開平11-260581號(hào)[專利文獻(xiàn)4] 日本特開2005-039092號(hào)[專利文獻(xiàn)5] 日本實(shí)開昭53-071733號(hào)[專利文獻(xiàn)6] 日本實(shí)開昭54-063114號(hào)迄今為止，如以上敘述的現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)所記載的那樣，在以實(shí)現(xiàn)高效率的受激準(zhǔn)分子發(fā)光為最優(yōu)先的目標(biāo)，減小變換器的升壓變壓器的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的方向上付出過(guò)不少努力。并且認(rèn)識(shí)到，減小變壓器內(nèi)的雜散靜電電容對(duì)于降低變壓器上的損失是有效的，但僅限于在不增加初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的范圍內(nèi)作努力。因此，可以說(shuō)是在寧可容忍放電燈點(diǎn)燈裝置的效率低下的方向上進(jìn)行過(guò)技術(shù)開發(fā)，缺乏使放電燈點(diǎn)燈裝置與準(zhǔn)分子放電燈相結(jié)合的總的效率最優(yōu)化這樣的觀念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明想要解決的問(wèn)題就是要提供一種能夠以低的成本實(shí)現(xiàn)為了提高準(zhǔn)分子放電燈的發(fā)光效率而維持施加到燈上的交流電壓的波形中所必需的上升陡度、同時(shí)能降低變換器的開關(guān)元件的損失或升壓變壓器的損耗的放電燈點(diǎn)燈裝置。
本發(fā)明的方案1的放電燈點(diǎn)燈裝置為提供用于點(diǎn)亮準(zhǔn)分子放電燈的高頻高電壓的放電燈點(diǎn)燈裝置，其特征在于，該放電燈點(diǎn)燈裝置構(gòu)成為具有升壓變壓器(1)、直流電源(330)和開關(guān)元件(311、321)，所述升壓變壓器(1)具有鐵芯(2)、次級(jí)線圈(200)和由一組線圈構(gòu)成的初級(jí)線圈(110、120)；上述升壓變壓器(1)的上述初級(jí)線圈(110、120)的各一端與上述直流電源(330)的一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)相連，上述初級(jí)線圈(110、120)的各另一端分別與上述開關(guān)元件(311、321)的各一端相連，上述開關(guān)元件(311、321)的各另一端與上述直流電源(330)的另一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)相連；通過(guò)使上述開關(guān)元件(311、321)分別交替地處于導(dǎo)通狀態(tài)地進(jìn)行控制來(lái)構(gòu)成推挽變換器(push-pull inventer)；在上述升壓變壓器(1)的上述次級(jí)線圈(200)的一端和另一端上連接有準(zhǔn)分子放電燈(3)；上述開關(guān)元件(311、321)各自的處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間與動(dòng)作周期的占空比在30％以下；上述次級(jí)線圈(200)與上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈的匝數(shù)比在25以下；上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度和上述次級(jí)線圈(200)卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度的差異在18％以下；使上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)分離，以便使與上述初級(jí)線圈(110、120)和上述次級(jí)線圈(200)之間的磁結(jié)合有關(guān)的泄漏電感為上述初級(jí)線圈(110、120)的電感的0.2％～0.7％。
本發(fā)明的方案2的放電燈點(diǎn)燈裝置，在方案1的基礎(chǔ)上，上述初級(jí)線圈(110、120)雙方通過(guò)雙線無(wú)感繞法卷繞在一層上。
本發(fā)明的方案3的放電燈點(diǎn)燈裝置，在方案1的基礎(chǔ)上，上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈被卷繞在各1層上，合起來(lái)由2層構(gòu)成。
本發(fā)明的方案4的放電燈點(diǎn)燈裝置，在方案1～3的基礎(chǔ)上，上述次級(jí)線圈(200)由通過(guò)拉線螺柱(turnbuckle)繞法卷繞的多個(gè)層構(gòu)成。
本發(fā)明的方案5的放電燈點(diǎn)燈裝置，在方案1～4的基礎(chǔ)上，上述初級(jí)線圈(110、120)被卷繞在初級(jí)線圈用繞線管(50)上，上述次級(jí)線圈(200)通過(guò)分段纏繞法被卷繞在次級(jí)線圈用繞線管(bobbin)(60)上，上述初級(jí)線圈用繞線管(50)和上述次級(jí)線圈用繞線管(60)采用一個(gè)將另一個(gè)內(nèi)包于其中的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明的效果如果采用本發(fā)明的方案1，通過(guò)采用使上述次級(jí)線圈(200)與一組上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈的匝數(shù)比在25以下、使上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度和上述次級(jí)線圈(200)卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度的差異在18％以下的結(jié)構(gòu)，上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)的磁結(jié)合牢固，當(dāng)連接在上述初級(jí)線圈(110、120)中的一個(gè)線圈上的變換器的開關(guān)元件由非導(dǎo)通狀態(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在上述次級(jí)線圈(200)中能夠確保施加到燈上的交流電壓的波形急劇上升的基本要求，確保了受激準(zhǔn)分子發(fā)光的高效率性。
并且，通過(guò)采用使上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)分離以便使與上述初級(jí)線圈(110、120)和上述次級(jí)線圈(200)之間的磁結(jié)合有關(guān)的泄漏電感為上述初級(jí)線圈(110、120)的電感的0.2％～0.7％的結(jié)構(gòu)，減少了上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的層間雜散靜電電容，因此不僅對(duì)施加到燈上的交流電壓波形的急劇上升有貢獻(xiàn)，而且只需要稍微犧牲施加到燈上的交流電壓波形上升的陡度，就能夠在連接在上述初級(jí)線圈(110、120)中的一個(gè)線圈上的變換器的上述開關(guān)元件(311、321)從非導(dǎo)通狀態(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)抑制該開關(guān)元件中流過(guò)的電流的峰值電流，能夠降低開關(guān)元件的接通電阻引起的損耗。
因此，稍微犧牲上述上升陡度引起的受激準(zhǔn)分子發(fā)光的高效率性的惡化與降低上述開關(guān)元件的接通電阻引起的損失的效果相比，能夠控制在忍受的限度內(nèi)；而且，由于使上述開關(guān)元件(311、321)各自的處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間與動(dòng)作周期的占空比在30％以下，因此能夠抑制上述開關(guān)元件(311、321)中流過(guò)多余的電流，結(jié)果對(duì)于降低開關(guān)元件的發(fā)熱有貢獻(xiàn)，對(duì)降低成本有利。
并且，由于上述開關(guān)元件(311、321)各自的一個(gè)端子共同與上述直流電源(330)的相同的輸出節(jié)點(diǎn)相連，因此不需要全橋方式或半橋方式時(shí)所必需的用于開關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)的絕緣單元或高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器等，有利于降低成本。
如果采用本發(fā)明的方案2，由于用雙線無(wú)感繞法將上述初級(jí)線圈(110、120)雙方卷繞在一層上，因此將初級(jí)線圈相互之間的泄漏電感抑制在非常小，所以在例如沒(méi)有連接準(zhǔn)分子放電燈(3)的無(wú)負(fù)載時(shí)等連接在上述初級(jí)線圈(110、120)中的一個(gè)線圈上的變換器的開關(guān)元件從導(dǎo)通狀態(tài)切換到非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，在為了消除上述鐵芯(2)內(nèi)的磁通而在另一個(gè)線圈中流過(guò)復(fù)位電流的條件下，能夠抑制施加到從導(dǎo)通狀態(tài)切換到非導(dǎo)通狀態(tài)下的開關(guān)元件上的電涌電壓，所以能夠減少防止連接的開關(guān)元件被電壓破壞所必要的對(duì)策，對(duì)降低成本有利。
如果采用本發(fā)明的方案3，由于將上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈被卷繞在各1層上，合起來(lái)用2層構(gòu)成，因此即使在上述雙線無(wú)感繞法中上述初級(jí)線圈(110、120)互相之間的相鄰線圈間的電壓高，超過(guò)了線圈的絕緣被覆的耐壓量而不能使用等情況下，由于能夠卷繞一組上述初級(jí)線圈(110、120)，并且能夠?qū)⒊跫?jí)線圈相互之間的泄漏電感抑制到比較小，所以能夠抑制施加到上述開關(guān)元件上的電涌電壓。
如果采用本發(fā)明的方案4，由于通過(guò)拉線螺柱繞法卷繞的多個(gè)層構(gòu)成上述次級(jí)線圈(200)，因此在享受上述方案1的效果的同時(shí)，還能夠起作為增加上述次級(jí)線圈(200)的層間的距離，將上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的泄漏電感設(shè)定在上述數(shù)值范圍內(nèi)的元件的功能，并減少了上述次級(jí)線圈(200)的層間雜散靜電電容，因此在燈亮燈時(shí)能夠減小上述次級(jí)線圈(200)內(nèi)的循環(huán)電流，能夠降低上述次級(jí)線圈(200)的損耗。
如果采用本發(fā)明的方案5，由于上述次級(jí)線圈(200)用分段繞法卷繞在次級(jí)線圈用繞線管(60)上，因此在享受上述方案1的效果的同時(shí)，還能夠起作為增加上述次級(jí)線圈(200)的線圈段之間的距離，將上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的泄漏電感設(shè)定在上述數(shù)值范圍內(nèi)的元件的功能，并減少了上述次級(jí)線圈(200)的層間雜散靜電電容，因此在燈亮燈時(shí)能夠減小上述次級(jí)線圈(200)內(nèi)的循環(huán)電流，能夠降低上述次級(jí)線圈(200)的損耗。
并且，由于上述初級(jí)線圈(110、120)卷繞在初級(jí)線圈用繞線管(50)上，上述初級(jí)線圈用繞線管(50)和上述次級(jí)線圈用繞線管(60)采用一個(gè)將另一個(gè)包在里面的結(jié)構(gòu)，因此通過(guò)在設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整內(nèi)側(cè)繞線管的外徑和外側(cè)繞線管的內(nèi)徑，能夠起作為將上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的泄漏電感設(shè)定在上述數(shù)值范圍內(nèi)的元件的功能，并強(qiáng)化了上述初級(jí)線圈(110)、120與上述次級(jí)線圈200的絕緣，而且不需要纏繞諾梅克斯(TM)等絕緣紙或絕緣帶，所以對(duì)降低成本有利。
如上所述，如果采用本發(fā)明，能夠以低的成本實(shí)現(xiàn)為了提高準(zhǔn)分子放電燈的受激準(zhǔn)分子發(fā)光效率而維持施加到燈上的交流電壓的波形中所必需的上升陡度，并能降低變換器的開關(guān)元件的損失或升壓變壓器的損耗。


圖1是表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的推挽變換器的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是簡(jiǎn)化表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的升壓變壓器的結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的推挽變換器的各部分的波形的圖。
圖4是能夠適用于本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的升壓變壓器的線圈卷繞方法的說(shuō)明圖。
圖5是簡(jiǎn)化表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的升壓變壓器的一部分結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。
圖6是簡(jiǎn)化表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的升壓變壓器的一部分結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。
圖7是簡(jiǎn)化表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的升壓變壓器的一部分結(jié)構(gòu)的一例的剖視圖。
圖8是作為參考的表示一般的推挽變換器的各部分的波形的圖。
具體實(shí)施例方式
用圖1至圖4說(shuō)明本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的一個(gè)實(shí)施形態(tài)。圖1為點(diǎn)亮本實(shí)施形態(tài)發(fā)明的準(zhǔn)分子放電燈的放電燈點(diǎn)燈裝置的電路圖。圖中，準(zhǔn)分子放電燈(3)通過(guò)端子(353、354)與升壓變壓器(1)的次級(jí)線圈(200)連接。該升壓變壓器(1)作為圖1所示的推挽變換器的一部分使用，必須是適用于提高準(zhǔn)分子放電燈(3)的點(diǎn)燈效率的變壓器。
上述升壓變壓器(1)的初級(jí)線圈(110)的一端與直流電源(330)的正極輸出節(jié)點(diǎn)(351)連接，并且，上述初級(jí)線圈(110)的另一端與由MOSFET等構(gòu)成的開關(guān)元件(311)的一端相連。上述開關(guān)元件(311)的另一端與上述直流電源(330)的接地輸出節(jié)點(diǎn)(352)相連。同樣，上述升壓變壓器(1)的初級(jí)線圈(120)的一端與直流電源(330)的正極輸出節(jié)點(diǎn)(351)相連，并且上述初級(jí)線圈(120)的另一端與由MOSFET等構(gòu)成的開關(guān)元件(321)的一端相連。上述開關(guān)元件(321)的另一端與上述直流電源(330)的接地輸出節(jié)點(diǎn)(352)相連。但是，上述初級(jí)線圈(110、120)的極性這樣選擇當(dāng)上述開關(guān)元件(311)處于導(dǎo)通狀態(tài)、上述開關(guān)元件(321)處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，使上述升壓變壓器(1)的鐵芯內(nèi)的磁通的方向相反。
從柵極驅(qū)動(dòng)電路331給上述開關(guān)元件(311、321)中每個(gè)元件的柵極端子提供有使上述開關(guān)元件(311、321)高頻地處于交互導(dǎo)通狀態(tài)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(313、323)。柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)一般設(shè)置了從上述開關(guān)元件(311、321)中的一個(gè)由導(dǎo)通狀態(tài)向非導(dǎo)通狀態(tài)改變時(shí)開始到另一個(gè)由非導(dǎo)通狀態(tài)變成導(dǎo)通狀態(tài)結(jié)束，雙方保持在非導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間即無(wú)感時(shí)間(dead time)，但在本發(fā)明中使該無(wú)感時(shí)間變得非常長(zhǎng)，使上述開關(guān)元件(311、321)中每個(gè)元件的導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間占各自的動(dòng)作周期的占空比在30％以下。
圖2為表示本實(shí)施形態(tài)發(fā)明的用于點(diǎn)亮準(zhǔn)分子放電燈的放電燈點(diǎn)燈裝置所使用的升壓變壓器的剖視圖。該升壓變壓器(1)主要由鐵芯(2)、次級(jí)線圈(200)和一組初級(jí)線圈(110、120)構(gòu)成。
雖然圖示的上述鐵芯(2)為由2個(gè)E型鐵芯組合而成的結(jié)構(gòu)(EE型)，但也可以是其他的形狀(例如EI型等)。并且，上述鐵芯(2)的截面形狀尤其是卷繞有線圈部分的截面形狀一般為圓形，但也可以是其他的形狀(例如橢圓形或方形等)。
圖示的上述初級(jí)線圈(110、120)為卷繞在繞芯(30)上的線圈，上述繞芯(30)既可以是卷繞例如諾梅克斯(TM)等絕緣紙而構(gòu)成，也可以是使用樹脂等制的繞線管等。
圖中描述的上述初級(jí)線圈(110、120)用雙線無(wú)感繞法繞制。這里所說(shuō)的雙線無(wú)感繞法不是例如在卷繞多個(gè)線圈時(shí)將鐵芯的左半邊與右半邊分開卷繞、或者分層卷繞的方法，而是像圖4(a)所示那樣一直并行卷繞的方法。在圖2中，在上述初級(jí)線圈(110)上劃“×”印，在上述初級(jí)線圈(120)上畫“○”印。另外，根據(jù)希望流過(guò)的電流值的不同，有時(shí)希望上述初級(jí)線圈(110、120)分別由多個(gè)線圈構(gòu)成、并聯(lián)連接，在這種情況下最好像圖4(b)所示那樣交錯(cuò)地配置屬于一個(gè)上述初級(jí)線圈(110)的線圈(111、112)和屬于另一個(gè)上述初級(jí)線圈(120)的線圈(121、122)地繞制。
通過(guò)用雙線無(wú)感繞法繞制上述初級(jí)線圈(110、120)，不僅能夠使上述初級(jí)線圈(110、120)的各自被卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度彼此相同，而且能夠減小初級(jí)線圈互相之間的泄漏電感，由于后述的原因，減小初級(jí)線圈互相之間的泄漏電感具有非常重要的優(yōu)點(diǎn)，希望降低到上述初級(jí)線圈(110、120)單個(gè)線圈電感的0.3％以下。
通過(guò)在使上述次級(jí)線圈(200)處于開路的狀態(tài)下，將上述初級(jí)線圈(110、120)中的一個(gè)短路，用阻抗計(jì)等測(cè)量上述初級(jí)線圈(110、120)中的另一個(gè)線圈的電感值，能夠測(cè)量初級(jí)線圈互相之間的泄漏電感的值。并且，通過(guò)在使上述次級(jí)線圈(200)和上述初級(jí)線圈(110、120)同時(shí)開路的狀態(tài)下，用阻抗計(jì)等測(cè)量上述初級(jí)線圈(110、120)中的單個(gè)線圈的電感值，能夠測(cè)量上述初級(jí)線圈的電感值。因此，只要確認(rèn)它們的比值在0.3％以下就可以。另外，由于上述初級(jí)線圈(110、120)有2個(gè)，因此能夠獲得上述初級(jí)線圈中的一個(gè)短路時(shí)的初級(jí)線圈的電感值和不短路時(shí)的初級(jí)線圈的電感值這2個(gè)測(cè)量值，但只要用它們的平均值算出該比例就可以了。并且，阻抗計(jì)的測(cè)量頻率最好設(shè)定在1kHz。
作為上述初級(jí)線圈(110、120)使用的線材，可以使用聚氨基甲酸乙酯電線或3層絕緣電線等帶絕緣被覆的單線，但在想要進(jìn)一步降低渦電流損失等高頻損失的情況下，優(yōu)選使用絞合線。另外，在使用絞合線的情況下，當(dāng)相鄰的線圈之間的電壓高時(shí)，優(yōu)選使用纏絹或纏滌特綸等纏有絕緣纖維的絞合線。
圖2表示的結(jié)構(gòu)為在用雙線無(wú)感繞法卷繞的上述初級(jí)線圈(110、120)上設(shè)置初、次級(jí)之間的絕緣層(32)，并且卷繞了上述次級(jí)線圈的匝數(shù)與上述初級(jí)線圈中的一個(gè)線圈的匝數(shù)之比在25以下的上述次級(jí)線圈(200)。雖然圖示的為上述次級(jí)線圈(200)隔著層間絕緣層(40)成2層的結(jié)構(gòu)，但也可以是更多層或單層的結(jié)構(gòu)。為了防止上述次級(jí)線圈與上述鐵芯(2)之間產(chǎn)生不希望的放電，在上述次級(jí)線圈(200)的最外層上設(shè)置有由絕緣材料構(gòu)成的外包層(31)。
在設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)的厚度，將上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的間距d12調(diào)整到使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感在上述數(shù)值的范圍內(nèi)。
通過(guò)在上述初級(jí)線圈(110、120)同時(shí)開路的狀態(tài)下將上述次級(jí)線圈(200)短路，用阻抗計(jì)等測(cè)量上述初級(jí)線圈(110、120)中的一個(gè)線圈的電感值，能夠測(cè)量上述初級(jí)線圈與上述次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值。并且，通過(guò)在使上述次級(jí)線圈(200)和上述初級(jí)線圈(110、120)同時(shí)開路的狀態(tài)下用阻抗計(jì)等測(cè)量上述初級(jí)線圈(110、120)中的一個(gè)線圈的電感值，能夠測(cè)量上述初級(jí)線圈的電感值。因此，只要確認(rèn)它們的比值在0.2％～0.7％的范圍內(nèi)就可以。另外，由于上述初級(jí)線圈(110、120)有2個(gè)，因此能夠獲得上述次級(jí)線圈短路時(shí)的初級(jí)線圈的電感值和不短路時(shí)的初級(jí)線圈的電感值這2個(gè)測(cè)量值，但只要用它們的平均值算出該比例就可以了。并且，阻抗計(jì)的測(cè)量頻率最好設(shè)定在1kHz。
上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)既可以采用例如重疊卷繞絕緣紙或絕緣帶達(dá)到設(shè)定的厚度的結(jié)構(gòu)，也可以采用使用了樹脂成型部件的結(jié)構(gòu)。并且，如后面將要敘述的那樣，也可以采用由樹脂層和氣體層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。可以將上述次級(jí)線圈(200)部分，或者上述次級(jí)線圈(200)與上述初級(jí)線圈(110、120)合起來(lái)的整個(gè)線圈部分，再或者整個(gè)線圈部分與上述鐵芯(2)合起來(lái)的整個(gè)升壓變壓器(1)用硅樹脂或環(huán)氧樹脂等絕緣物模塑，或者將它們浸漬到絕緣油中。
另外，雖然圖2表示的是將上述初級(jí)線圈(110、120)配置在上述次級(jí)線圈(200)的內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，但也可以是配置在外側(cè)的結(jié)構(gòu)。雖然在圖2及后述的圖5、圖6中表示上述初級(jí)線圈(110、120)或上述次級(jí)線圈(200)，上述繞芯(30)或上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)，上述層間絕緣層(40)，上述外包層(31)互不接觸，但這是為了便于看圖，實(shí)際上是接觸配置的。
通過(guò)使本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠使圖1的電路起推挽變換器的作用，在上述初級(jí)線圈(110、120)上交錯(cuò)地施加上述直流電源(330)的電壓，能夠在上述次級(jí)線圈(200)上產(chǎn)生矩形波的交流高頻高電壓，使準(zhǔn)分子放電燈(3)高效率地點(diǎn)燈。
圖3表示本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的一個(gè)實(shí)施形態(tài)中的各部分的波形示意圖。圖3(a)表示上述開關(guān)元件(311)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(313)，圖3(b)表示上述開關(guān)元件(321)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(323)，圖3(c)表示上述次級(jí)線圈(200)的電壓，即燈電壓(V0)，圖3(d)表示上述次級(jí)線圈(200)的電流，即燈電流(I0)，圖3(e)表示上述開關(guān)元件(321)的漏極(324)的電壓。并且，此時(shí)初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感為0.41％。
上述柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(323)在時(shí)刻(t1)處于高電位，在時(shí)刻(t2)回到低電位。變換器的工作頻率為50kHz，即工作周期(Tp)為20μs，高電位的時(shí)間(Tg)與它的比值即占空比為約16％。因此，上述開關(guān)元件(311、321)能夠抑制過(guò)多的電流。
在時(shí)刻(t1)上述柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(323)處于高電位，因此，當(dāng)上述開關(guān)元件(321)處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)上述初級(jí)線圈(120)上被施加了上述直流電源(330)的電壓，燈電壓(V0)急劇上升，燈電流(I0)脈沖流過(guò)，此時(shí)在上述準(zhǔn)分子放電燈(3)的放電等離子空間內(nèi)產(chǎn)生高效率的受激準(zhǔn)分子發(fā)光。
在時(shí)刻(t2)，上述柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(323)回到低電位，即使上述開關(guān)元件(321)處于導(dǎo)通狀態(tài)，由于上述準(zhǔn)分子放電燈(3)的一對(duì)電極中的至少一個(gè)與放電等離子空間之間存在電介質(zhì)，具有電容性負(fù)載，因此此時(shí)燈電壓(V0)沒(méi)有大的變化，與流過(guò)上述初級(jí)線圈(120)的勵(lì)磁電流相對(duì)應(yīng)的上述鐵芯(2)內(nèi)的磁通保持連續(xù)性，燈電流(I0)向使充電到上述準(zhǔn)分子放電燈(3)的靜電電容上的電荷放電的方向反向。
如果次級(jí)線圈上連接有準(zhǔn)分子放電燈以外的放電燈或一般的電阻性或包含介電成分的電阻性負(fù)載的話，當(dāng)上述開關(guān)元件(321)處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，使與上述初級(jí)線圈(120)中流過(guò)的勵(lì)磁電流相對(duì)應(yīng)的上述鐵芯(2)內(nèi)的磁通保持連續(xù)性地流過(guò)的電流通過(guò)寄生在開關(guān)元件(311)中的反向并聯(lián)二極管(312)回流到上述直流電源(330)。此時(shí)，如果初級(jí)線圈互相之間的泄漏電感不足夠小的話，則上述開關(guān)元件(321)的漏極(324)上施加了大的電涌電壓。
而當(dāng)以準(zhǔn)分子放電燈作為負(fù)載時(shí)，由于像上述那樣保持與上述初級(jí)線圈(120)中流過(guò)的勵(lì)磁電流相對(duì)應(yīng)的上述鐵芯(2)內(nèi)的磁通的連續(xù)性地流過(guò)的電流因燈電流(I0)的反轉(zhuǎn)而流經(jīng)上述次級(jí)線圈(200)，因此即使初級(jí)線圈互相之間的泄漏電感不夠小，當(dāng)上述開關(guān)元件(321)處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)也不會(huì)給上述開關(guān)元件(321)的漏極(324)施加大的電涌電壓。
不施加電涌電壓這一點(diǎn)好的方面是有利的特點(diǎn)，但這時(shí)的情況是用于點(diǎn)亮準(zhǔn)分子放電燈的放電燈點(diǎn)燈裝置的特異點(diǎn)，存在不能直接使用用于驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)分子放電燈以外的放電燈或一般的電阻性或包含電感分量的電阻性負(fù)載的變換器或升壓變壓器所涉及的眾所周知的技術(shù)或常識(shí)的難點(diǎn)。
但是，即使是用于點(diǎn)亮準(zhǔn)分子放電燈的放電燈點(diǎn)燈裝置，如果在沒(méi)有連接燈的狀態(tài)下使變換器工作的話，則由于上述次級(jí)線圈(200)中沒(méi)有電流流過(guò)，因此如果初級(jí)線圈相互之間的泄漏電感不足夠小的話，則上述開關(guān)元件(311、321)的漏極端子上被施加了大的電涌電壓，因此希望初級(jí)線圈相互之間的泄漏電感很小，最好使用雙線無(wú)感繞法作為上述初級(jí)線圈(110、120)的構(gòu)成方法。
但是，當(dāng)上述開關(guān)元件(311、321)中的一個(gè)從導(dǎo)通狀態(tài)變成非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，為了使電流通過(guò)上述初級(jí)線圈(110、120)中的另一個(gè)線圈流動(dòng)以消除一個(gè)線圈中流過(guò)的勵(lì)磁電流，開關(guān)元件中必須有要逆向并聯(lián)二極管(312、322)，當(dāng)上述開關(guān)元件(311、321)為MOSFET等時(shí)，由于該逆向并聯(lián)二極管(312、322)寄生存在，因此不需要專門安裝。但在使用雙極晶體管等不包含這樣的寄生逆向并聯(lián)二極管的元件作為上述開關(guān)元件(311、321)時(shí)，必須安裝圖1中用虛線表示的逆向并聯(lián)二極管(312、322)。
這樣一來(lái)，如果采用本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的一個(gè)實(shí)施形態(tài)，由于采用使次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)比在上述數(shù)值范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)，因此確保受激準(zhǔn)分子發(fā)光的高效率性；由于采用使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感在上述數(shù)值范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)，因此如以上敘述過(guò)的那樣，當(dāng)上述開關(guān)元件(311、321)從非導(dǎo)通狀態(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，能夠抑制該開關(guān)元件中流過(guò)的峰值電流，能夠降低上述開關(guān)元件(311、321)的接通電阻引起的損耗。
這里，之所以能夠降低開關(guān)元件的損耗，是因?yàn)樯鲜龀跫?jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)分開，通過(guò)增大上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的泄漏電感，上述開關(guān)元件(311、321)由非導(dǎo)通狀態(tài)切換成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，上述開關(guān)元件(311、321)中流過(guò)的脈沖電流的寬度增加，將峰值電流抑制得比較低，由于開關(guān)元件的接通電阻引起的損耗與電流值的2次方成比例，結(jié)果能夠降低綜合損耗。
結(jié)果，不僅能夠?qū)⑹芗?zhǔn)分子發(fā)光的高效率性的惡化抑制在能夠忍受的限度內(nèi)，還能夠提高變換器的效率，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)不需要開關(guān)元件的柵極驅(qū)動(dòng)的絕緣部件或高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器的、低成本的放電燈點(diǎn)燈裝置。
另外，由于上述升壓變壓器(1)的上述初級(jí)線圈(110、120)的初級(jí)線圈相互之間的泄漏電感被抑制到很小，因此當(dāng)上述開關(guān)元件(311、321)從導(dǎo)通狀態(tài)切換到非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)不容易引起電涌電壓，但在為了提高安全而設(shè)置包含電容器的緩沖電路時(shí)，為了不給施加到燈上的交流電壓的波形的上升陡度造成不良影響，使緩沖電路中的電容器的靜電電容在必要的最小限度內(nèi)是非常重要的。如果可能，最好用壓敏電阻或箝位二極管等非恒定的電涌電壓產(chǎn)生時(shí)以外不工作的元件加以保護(hù)。
對(duì)于上述升壓變壓器(1)的結(jié)構(gòu)，為了使上述次級(jí)線圈(200)與上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈的匝數(shù)之比在25以下，使上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度和上述次級(jí)線圈(200)卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度的差異在18％以下，即對(duì)于圖2所示的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，使軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1與軸向區(qū)域長(zhǎng)度A2的差異在18％以下，除了采用提高上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)的磁結(jié)合的結(jié)構(gòu)外，還通過(guò)使上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)分離來(lái)彌補(bǔ)上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)的磁結(jié)合的下降。
由于隨著上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1與A2的差異的增大，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感增大，因此為了將初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感設(shè)定在特定的范圍之內(nèi)，可以考慮在上述升壓變壓器(1)的設(shè)計(jì)過(guò)程中將上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2分別指定為特定的值。但是，由于在變壓器的制造過(guò)程中線圈的軸向區(qū)域在軸向上的位置即線圈的卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置比較容易產(chǎn)生偏差，即使規(guī)定了上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2，如果卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置存在偏移的話，則存在初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值出現(xiàn)偏差的問(wèn)題。
通過(guò)在上述升壓變壓器(1)的設(shè)計(jì)過(guò)程中縮小上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2的差異，能夠避免上述線圈的卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置偏差引起的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值產(chǎn)生偏差的問(wèn)題，上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2的差異越小越有利，希望在10％以下，如果可能希望在5％以下；如果在18％以下的話，從給特性造成不良影響的角度來(lái)看，使用上沒(méi)有問(wèn)題。
而在采用上述通過(guò)增加上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)的厚度來(lái)增加初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的方法的情況下，通過(guò)指定上述初、次級(jí)之間的絕緣材料的厚度和卷數(shù)，或者使用后述的樹脂成型繞線管，能夠正確地規(guī)定上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)的厚度。
即，本發(fā)明的上述升壓變壓器(1)的設(shè)計(jì)思想是，對(duì)于在制造過(guò)程中難以控制的上述線圈的卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置，以不容易給初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值帶來(lái)偏差的條件為基本條件，即以盡可能減小上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2的差異，通過(guò)這樣使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間不產(chǎn)生泄漏電感的條件為基本條件，通過(guò)設(shè)定在制造過(guò)程中容易控制的上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)的厚度能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能減少設(shè)計(jì)的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值的偏差，也起到減少上述初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的層間雜散靜電電容的效果。
對(duì)于上述線圈的卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置，作為并用不容易給初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值帶來(lái)偏差的條件，能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能減少設(shè)計(jì)的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的值的偏差的其他方法，可以考慮在鐵芯(2)中設(shè)置間隙的方法。但是，這種方法如果增加初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的話，則同時(shí)增加了初級(jí)線圈相互之間的泄漏電感，不能說(shuō)是理想的方法。
在鐵芯(2)上設(shè)置了間隙的情況下，希望間隙的大小小到能夠防止因鐵芯(2)的導(dǎo)磁率的偏差引起的在上述初級(jí)線圈(110、120)或上述次級(jí)線圈(200)的電感中產(chǎn)生偏差的程度。
另外，對(duì)于圖2的上述升壓變壓器(1)，表示了用雙線無(wú)感繞法卷繞上述初級(jí)線圈(110、120)的變壓器，但由于雙線無(wú)感卷繞時(shí)如圖4(a)及(b)所示那樣為一直并排卷繞的方法，因此上述初級(jí)線圈(110、120)兩者的軸向區(qū)域長(zhǎng)度自動(dòng)相同，所以在圖2中將兩者統(tǒng)一記載為A1。同樣，對(duì)于卷繞了2層的上述次級(jí)線圈(200)的兩者的軸向區(qū)域長(zhǎng)度，為了簡(jiǎn)單也表示它們相同時(shí)的情況，將兩者統(tǒng)一記為A2。
由于隨著上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2的差異增大，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感變大，因此以盡可能減小上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度A1、A2的差異，通過(guò)這樣使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間不產(chǎn)生電感泄漏的條件為基本比較理想，但這對(duì)于高效率的受激準(zhǔn)分子發(fā)光也非常重要。
例如，對(duì)于獲得圖3的波形的升壓變壓器(1)，更換成使上述初級(jí)線圈(110、120)在1個(gè)層內(nèi)、但將卷繞方法改變成將鐵芯分成左半部分和右半部分進(jìn)行卷繞的方法、其他的結(jié)構(gòu)相同的升壓變壓器時(shí)的各部分的波形的示意圖如圖8所示。圖8(a)表示上述開關(guān)元件(311)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(313)，圖8(b)表示上述開關(guān)元件(321)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(323)，圖8(c)表示上述次級(jí)線圈(200)的電壓，即燈電壓V0，圖8(d)表示上述次級(jí)線圈(200)的電流，即燈電流I0。并且，此時(shí)初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感為0.93％。
與圖3的情況相比，施加到燈上的交流電壓的波形上升的急劇程度得到了鈍化，發(fā)現(xiàn)實(shí)際的受激準(zhǔn)分子發(fā)光的效率降低了約6％。而在試制的該升壓變壓器的情況下，初級(jí)線圈的各線圈卷繞的軸向區(qū)域長(zhǎng)度與次級(jí)線圈卷繞的軸向區(qū)域長(zhǎng)度的差異約為50％，從效率的觀點(diǎn)來(lái)看，也能夠理解將該軸向區(qū)域長(zhǎng)度的差異控制在上述數(shù)值范圍內(nèi)的重要性。
并且，這里通過(guò)采用使次級(jí)線圈與初級(jí)線圈的匝數(shù)之比在上述數(shù)值的范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彌補(bǔ)。如上所述，如果使上述軸向區(qū)域長(zhǎng)度的差異在上述數(shù)值的范圍內(nèi)的話，則即使上述線圈的卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置存在偏差，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感值的偏差在實(shí)用上也沒(méi)有問(wèn)題。但隨著上述匝數(shù)比的增加，或者次級(jí)線圈的層數(shù)增加，上述線圈的卷繞起始、卷繞結(jié)束的位置的偏差的影響變大的問(wèn)題就不能忽視，而且初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感值變大，受激準(zhǔn)分子發(fā)光效率降低的問(wèn)題也不能忽視。因此，上述匝數(shù)比越小越有利，希望在20以下，盡可能在15以下，如果在25以下的話，則從對(duì)特性的不良影響上來(lái)說(shuō)，實(shí)用上沒(méi)有問(wèn)題。
因此，為了避免這一問(wèn)題，為了確保上述準(zhǔn)分子放電燈(3)開始放電和維持所必要的燈電壓，不是通過(guò)增加上述次級(jí)線圈(200)的匝數(shù)，而必須是使上述匝數(shù)比停留在上述數(shù)值的范圍內(nèi)，通過(guò)提高上述直流電源(330)的輸出電壓來(lái)確保燈電壓。另外，由于同樣的原因，上述次級(jí)線圈(200)的層數(shù)也應(yīng)該在6層以下。
而且，這里通過(guò)采用使上述開關(guān)元件(311、321)各自的處于導(dǎo)通狀態(tài)的期間與動(dòng)作周期的占空比在上述數(shù)值范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)來(lái)彌補(bǔ)。從抑制多余的電流這一觀點(diǎn)來(lái)看，上述占空比越小越有利，但如果小到在中間切斷圖3(d)所示的脈沖燈電流波形的程度的話，則有可能增大上述開關(guān)元件(311、321)的開關(guān)損耗，反而不好，至少在第一電流峰值結(jié)束之后使上述開關(guān)元件(311、321)處于非導(dǎo)通狀態(tài)有利。
圖3為變換器的頻率為50kHz時(shí)的波形，當(dāng)頻率更低時(shí)，為了避免變壓器的鐵芯磁性飽和的問(wèn)題，上述占空比越小越有利，但如果使之過(guò)小的話，則從圖3(c)也能夠發(fā)現(xiàn)，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)(313、323)處于非導(dǎo)通狀態(tài)以后燈電壓的波形非常緩和，變成與0伏交叉，如果這樣的話，處于上述次級(jí)線圈(200)的電感與準(zhǔn)分子放電燈的電容構(gòu)成的LC共振的狀態(tài)。如果變成了這種狀態(tài)的話，則受激準(zhǔn)分子發(fā)光的效率變低，為了避免這種狀況，變換器頻率降低的條件希望設(shè)定在使上述占空比在從15％到30％以下的范圍內(nèi)。
而如果進(jìn)一步增高頻率，使上述占空比過(guò)小的話，則上述開關(guān)元件(311、321)在導(dǎo)通與非導(dǎo)通之間互相轉(zhuǎn)變的時(shí)間所占的比例增加，變換器難以確實(shí)地動(dòng)作，因此在這種條件下也希望將上述占空比設(shè)定在從15％到30％以下的范圍內(nèi)。因此，上述占空比有必要根據(jù)變換器的頻率設(shè)定在30％以下的適當(dāng)?shù)闹怠?br> 下面用圖5說(shuō)明本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的一個(gè)實(shí)施形態(tài)。如上所述，在升壓變壓器(1)因上述初級(jí)線圈(110、120)相互之間相鄰的線圈之間的電壓?jiǎn)栴}不能使用雙線無(wú)感繞法時(shí)，可以采用如圖5所示將上述初級(jí)線圈(110、120)中的每一個(gè)線圈各卷繞1層，合計(jì)2層的結(jié)構(gòu)。
此時(shí)也有必要使上述初級(jí)線圈(110、120)兩者的軸向區(qū)域長(zhǎng)度A11、A12以及上述次級(jí)線圈(200)的各層的軸向區(qū)域長(zhǎng)度A21、A22在上述的數(shù)值范圍內(nèi)。
另外，作為減小初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感的線圈層的配置方法，也可以使用將上述次級(jí)線圈(200)的層夾在上述初級(jí)線圈(110、120)各自的層之間地配置的稱之為三明治繞法。但是，從將初級(jí)線圈相互之間的泄漏電感控制在比較低的觀點(diǎn)來(lái)看，將上述初級(jí)線圈(110、120)各自的層相鄰配置，或者將上述初級(jí)線圈(110、120)各自的層之間的絕緣層的厚度減薄有利。
下面用圖6說(shuō)明本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的另一個(gè)實(shí)施形態(tài)。在該實(shí)施形態(tài)中，升壓變壓器(1)的上述次級(jí)線圈(200)由多層構(gòu)成，用拉線螺柱繞法卷繞。
這里所說(shuō)的拉線螺柱繞法為如圖6所示的，當(dāng)構(gòu)成次級(jí)線圈的一個(gè)卷繞層(210)的卷繞從位置(211)開始到位置(212)結(jié)束時(shí)，當(dāng)開始另一個(gè)層(220)的卷繞時(shí)不是從緊挨上述位置(212)的上面開始，而是回到位置(211)上面的位置(221)開始，到位置(222)結(jié)束，將層層疊起來(lái)的纏繞方法。從上述位置(212)回到上述位置(221)時(shí)，也可以像位置(219)那樣在途中加上1圈以上的回繞。
纏繞在層間的絕緣層(41、42)的厚度必須能夠承受層間電壓，但通過(guò)選擇比從承受電壓的觀點(diǎn)來(lái)看必要的厚度厚的適當(dāng)厚度的絕緣層，能增加初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感，包含該部分，在設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整上述初、次級(jí)之間的絕緣層(32)的厚度，以便將上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的分開距離d12調(diào)整到使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感在上述數(shù)值的范圍內(nèi)。
結(jié)果，如以上敘述的那樣，能夠?qū)档烷_關(guān)元件(311、321)的發(fā)熱作出貢獻(xiàn)。并且，由于減小了次級(jí)線圈的層間的雜散靜電電容，因此如以上敘述過(guò)的那樣能夠?qū)档蜕鲜龃渭?jí)線圈(200)的損耗作出貢獻(xiàn)。
下面用圖7說(shuō)明本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置的再一個(gè)實(shí)施形態(tài)。在該實(shí)施形態(tài)中，升壓變壓器(1)的上述次級(jí)線圈(200)用分段繞法卷繞，由多段構(gòu)成。為了進(jìn)行分段卷繞，一般使用專用的樹脂整形繞線管。
這里所說(shuō)的分段繞法為如圖7所示除繞線管兩端的凸緣以外還在次級(jí)線圈用繞線管(60)上設(shè)置沿卷繞間距方向分割線圈的凸緣(61～65)，構(gòu)成分割的多個(gè)線圈段(231～236)的卷繞方法。每一個(gè)上述凸緣(61～65)上設(shè)置由用于將使線圈(201)過(guò)渡到相鄰的線圈段上的斜縫隙。
而上述初級(jí)線圈(110、120)雙線無(wú)感卷繞在與上述次級(jí)線圈用繞線管(60)不同的初級(jí)線圈用繞線管(50)上。并且，上述初級(jí)線圈用繞線管(50)以內(nèi)包在上述次級(jí)線圈用繞線管(60)內(nèi)側(cè)的形態(tài)組裝。
通過(guò)用分段繞法卷繞上述次級(jí)線圈(200)，初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感有增加的傾向，包含該部分，在設(shè)計(jì)時(shí)調(diào)整初級(jí)線圈用繞線管的卷筒(59)的直徑和次級(jí)線圈用繞線管的卷筒(69)的直徑，將上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)之間的間距d12調(diào)整到使初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感在上述數(shù)值的范圍內(nèi)。
結(jié)果，如以上敘述的那樣，能夠?qū)档烷_關(guān)元件(311、321)的發(fā)熱作出貢獻(xiàn)。并且，由于減小了次級(jí)線圈的層間的雜散靜電電容，因此如以上敘述過(guò)的那樣能夠?qū)档蜕鲜龃渭?jí)線圈(200)的損耗作出貢獻(xiàn)。這種用雙重繞線管的結(jié)構(gòu)比用絕緣紙或絕緣帶的結(jié)構(gòu)更確實(shí)地絕緣，并且對(duì)降低成本有利。
另外，本發(fā)明的放電燈點(diǎn)燈裝置對(duì)于只要是結(jié)構(gòu)為具有填充了包含氬、氪、氙等稀有氣體的放電氣體的放電等離子空間和用于使其產(chǎn)生放電的一對(duì)電極，并且在上述電極中的至少一個(gè)電極與上述放電等離子空間之間安放電介質(zhì)的準(zhǔn)分子放電燈，什么樣的燈都能適用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)不僅能夠用于上述應(yīng)用了光化學(xué)反應(yīng)的材料處理的領(lǐng)域，對(duì)于高頻點(diǎn)亮準(zhǔn)分子放電燈或利用放電等離子空間產(chǎn)生的紫外線的所有應(yīng)用都能有效利用。例如，在準(zhǔn)分子放電燈的燈管的內(nèi)面或外面上配置有熒光體層，將產(chǎn)生的紫外線光變換成可見光來(lái)使用的熒光燈等領(lǐng)域也能良好的發(fā)揮效果。
并且，能夠適用于從材料處理領(lǐng)域中使用的每個(gè)燈投入的電力為幾千瓦或其以上的大電力用途到作為測(cè)量用光源使用的幾瓦或其以下的小電力用途的寬廣的電力范圍內(nèi)的放電燈點(diǎn)燈裝置。
雖然圖1表示的是放電燈點(diǎn)燈裝置上連接有1個(gè)準(zhǔn)分子放電燈的例子，但也可以連接多個(gè)準(zhǔn)分子放電燈并將其點(diǎn)亮；并且，雖然敘述的是變換器上連接1個(gè)升壓變壓器的例子，但也可以連接多個(gè)升壓變壓器并使其動(dòng)作。雖然上述實(shí)施例以變換器的頻率為50kHz為例，但由于能夠使開關(guān)元件各自的處于導(dǎo)通狀態(tài)的期間與動(dòng)作周期的占空比很小，因此能夠在數(shù)千赫茲到數(shù)兆赫茲的頻率范圍內(nèi)適用。
權(quán)利要求
1.一種放電燈點(diǎn)燈裝置，提供用于點(diǎn)亮準(zhǔn)分子放電燈的高頻高電壓，其特征在于，該放電燈點(diǎn)燈裝置構(gòu)成為具有升壓變壓器(1)、直流電源(330)和開關(guān)元件(311、321)，所述升壓變壓器(1)具有鐵芯(2)、次級(jí)線圈(200)和由一組線圈構(gòu)成的初級(jí)線圈(110、120)；上述升壓變壓器(1)的上述初級(jí)線圈(110、120)的各一端與上述直流電源(330)的一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)相連，上述初級(jí)線圈(110、120)的各另一端分別與上述開關(guān)元件(311、321)的各一端相連，上述開關(guān)元件(311、321)的各另一端與上述直流電源(330)的另一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)相連；通過(guò)使上述開關(guān)元件(311、321)分別交替地處于導(dǎo)通狀態(tài)地進(jìn)行控制來(lái)構(gòu)成推挽變換器；在上述升壓變壓器(1)的上述次級(jí)線圈(200)的一端和另一端上連接有準(zhǔn)分子放電燈(3)；上述開關(guān)元件(311、321)各自的處于導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間與動(dòng)作周期的占空比在30％以下；上述次級(jí)線圈(200)與上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈的匝數(shù)比在25以下；上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度和上述次級(jí)線圈(200)卷繞的軸向區(qū)域的長(zhǎng)度的差異在18％以下；使上述初級(jí)線圈(110、120)與上述次級(jí)線圈(200)分離，以便使與上述初級(jí)線圈(110、120)和上述次級(jí)線圈(200)之間的磁結(jié)合有關(guān)的泄漏電感為上述初級(jí)線圈(110、120)的電感的0.2％～0.7％。
2.如權(quán)利要求1所述的放電燈點(diǎn)燈裝置，其特征在于，上述初級(jí)線圈(110、120)雙方通過(guò)雙線無(wú)感繞法卷繞在一層上。
3.如權(quán)利要求1所述的放電燈點(diǎn)燈裝置，其特征在于，上述初級(jí)線圈(110、120)的各線圈被卷繞在各1層上，合起來(lái)由2層構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1～3中的任一項(xiàng)所述的放電燈點(diǎn)燈裝置，其特征在于，上述次級(jí)線圈(200)由通過(guò)拉線螺柱繞法卷繞的多個(gè)層構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1～4中的任一項(xiàng)所述的放電燈點(diǎn)燈裝置，其特征在于，上述初級(jí)線圈(110、120)被卷繞在初級(jí)線圈用繞線管(50)上，上述次級(jí)線圈(200)通過(guò)分段纏繞法被卷繞在次級(jí)線圈用繞線管(60)上，上述初級(jí)線圈用繞線管(50)和上述次級(jí)線圈用繞線管(60)采用一個(gè)將另一個(gè)內(nèi)包于其中的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種放電燈點(diǎn)燈裝置，在用于點(diǎn)亮在填充了放電氣體的放電等離子空間中通過(guò)安放有電介質(zhì)的放電形成受激準(zhǔn)分子、利用上述受激準(zhǔn)分子放射出的光的準(zhǔn)分子放電燈的放電燈點(diǎn)燈裝置中，能夠以低的成本實(shí)現(xiàn)為了準(zhǔn)分子放電燈的高效率的受激準(zhǔn)分子發(fā)光而維持施加到燈上的交流電壓的波形中所必需的上升陡度，并能降低變換器的開關(guān)元件的損失或升壓變壓器的損耗。變換器采用使開關(guān)元件的占空比在30％以下的推挽方式，升壓變壓器采用匝數(shù)比在25以下、初級(jí)與次級(jí)線圈的軸向區(qū)域長(zhǎng)度的差異在18％以下、初級(jí)線圈與次級(jí)線圈之間的泄漏電感為0.2％～0.7％的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01F27/28GK1972547SQ200610162519
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者杉岡晉次 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社