第1の実施形態.
図1は、本発明の蛍光管用高周波昇圧トラン� �13において、出力数がn個の場合の模式図で� �る。本発明は、従来の磁束直列結合型漏洩� �束インダクタンス方式昇圧出力トランスの� �徴を活かしながら上記欠陥を改善するため� �、図1に示すように、一次コイル21と、二次� �イル22(22a、22b、… 22n)と、一次コイル21が巻 かれた一次側磁性体23と、二次コイル22が巻� �れた二次側磁性体25と、二次コイル22の一部� ��覆い、その先端が二次側磁性体25に接合す� �ように構成される分流用磁性体26(26a、26b、� � 26n)から構成される。

 図1において、一次コイルに流れる電流I1に� ��り一次側磁性体23に発生した磁束φ1は第1の� ��次コイル22aが巻かれた二次側磁性体25と分� �用磁性体26aの接合点P1で、接合点P1とP2の間� �二次側磁性体の磁気抵抗Rm2と対応する分流� �磁性体26aの磁気抵抗Rm3により、二次側磁性� �にK1・φ1の磁束が、また分流用磁性体には(1- K1)・φ1が流れる。なお、Rm2、Rm3については、 図2に記載されている。
ここで、磁束分流係数K1は、
    K1=Rm3/(Rm2+Rm3)
の式で表される。

 第1の二次コイル22aの二次側磁性体25を流� ��る磁束K1・φ1と上側接合点P1で分流用磁性体 26aに分流した磁束(1-K1)・φ1は下側接合点P2で� ��び合流し、φ1となって第2の二次コイル22bの 接合点P3に流入する。このようにn個の二次コ イルがあればそれぞれの二次側磁性体と分流 用磁性体の接合点で分流と合流を繰り返し、 一次側磁性体に還流する。

 図2は図1の蛍光管用高周波昇圧トランス� �磁気回路図で表現したものである。図1にお� ��て、一次側磁性体の磁気抵抗をRm1、二次側� ��性体のP1からP2までの一区間の磁気抵抗をRm2 、分流用磁性体の同じく一区間の磁気抵抗を Rm3、入力電圧をV1(=Va・sin(2πft))、Vaを入力電� �の最大値、fを入力電圧の周波数、一次コイ� ��に流れる電流をI1、一次コイルの巻き数をN1 、一次コイルが発生する磁束をφ1、二次側磁 性体と分流用磁性体の各接合点での磁束分流 係数をK1、二次コイルの巻き数をN2、出力側� �荷抵抗をR、二次コイルの出力電流をI2、I2に より二次コイル直下の二次側磁性体に発生す る逆方向の起磁力Vm2、これにより発生する磁 束をφ2とする。

 先ず、二次コイルの出力端子が全て開放の� ��合、それぞれの二次コイルは二次側磁性体� ��流れる磁束K1・φ1と鎖交するため出力端子� �圧V2は
    V2=N2・d(K1・φ1)/dt
    V1=N1・d(φ1)/dt
の関係式より
    V2=K1・N2・Va・sin(2πf・t)/N1
となる。

 また、この関係より二次コイル出力端子に� ��光管放電開始に必要な出力電圧V2を出力す� �時に必要な一次コイルの発生磁束φ1は、V2=Vo ・sin(2πf・t)として上式をφ1について解いて
    φ1=Vo/2πf・K1・N2
で与えられる。このように本発明による多出 力蛍光管用高周波昇圧トランスの場合、二次 コイルと磁束が直列に結合するため、n個の� �次コイル全てがVoを出力しても、一次側の磁 束は1個の場合と同じで良いことになる。

 次に、第1の二次コイル22aの出力端子のみ負 荷抵抗Rが接続されたとき、第1の二次コイル2 2aの出力電圧V2aと開放状態にある第2の二次コ イル22bの出力電圧V2bを計算する。先ず、第1� �二次コイル22aに電流I2aが流れこの電流によ� �第1の二次コイル22a直下の二次側磁性体には� ��次側より流入する磁束K1・φ1と逆向きの起� �力N2・I2が発生し、この起磁力発生地点から� ��た全磁気抵抗をRmsとして、この起磁力によ� ��磁束φ2
    φ2=N2・I2a/Rms
がK1・φ1を減ずる方向に生ずる。φ2は第1の二 次コイル22aの二次側磁性体と分流用磁性体の 接合点P1で、P1点での磁束分流比をK2として一 次側磁性体にK2・φ2、分流用磁性体に(1-K2)・� �2に分流する。

 K2は分流用磁性体の磁気抵抗Rm3と、一次側� �性体の磁気抵抗Rm1と第2から第nまでの二次コ イル22の二次側磁性体の磁気抵抗Rm2、同じく� ��流用磁性体の磁気抵抗Rm3の並列磁気抵抗の� ��の磁気抵抗をRmpとして次式で与えられる。
K2=Rm3/(Rm1+Rmp+Rm3)
このように、一次コイルの発生する磁束が分 流用磁性体にて分流しK1・φ1が二次コイルと� ��交し、また同じように二次コイルの発生す� ��磁束φ2のうちK2・φ2のみが一次コイル21と鎖 交することにより等価的に各二次コイルの出 力に直列にインダクタンスが入ることとなる 。このインダクタンスは各出力ごとに磁束を 分流することにより生ずるものであり、ここ では分流磁束インダクタンスLbとする。

 第1の二次コイルの出力電圧V2aはV1を
    V1=Va・sin(2πf・t)
として、一次側及び二次側の関係式
    V1=N1・d(φ1-K2・φ2)/dt
    V2a=N2・d(K1・φ1-φ2)/dt
    I2a=V2a/R
    φ2=N2・I2a/Rms=(N2・N2/R・Rms)・d(K1・φ1-φ2) /dt
を解いて、V2aのピーク値Voaは次式で与えられ る。
    Voa=K1・N2・R・Va/N1・Lb・√{(R/Lb) ²  +(2πf) ² }

 次に、出力端子が開放されている第2の二次 コイル22bの出力電圧V2bを計算する。第2の二� �コイル22直下の二次側磁性体の磁束は一次コ イルよりの磁束がK1・φ1、また第1の二次コイ ルが発生する逆方向の磁束φ2のうち、一次側 磁性体23に分流する成分K2・φ2が一次側磁性� �23から第nの出力区間・・・・・第3の出力区� ��をまわり第2の二次コイル22bの二次側磁性体 25と分流用磁性体26の下側接合点P4まで一周し てくるが、P4で各出力区間の二次側磁性体と� ��流用磁性体の磁束分流比K1を乗じた磁束が� �次側磁性体に分流するため、K1・K2・φ2が第2 の二次コイル直下の二次側磁性体に、一次コ イルからの磁束K1・φ1を減ずる方向で流入す� ��。従って、第2の二次コイル22bの出力電圧V2b は
    V2b=N2・d(K1・φ1-K1・K2・φ2)/dt
であるから、Voaの計算で求めたφ1、φ2を上式 に代入すると、V2bのピーク値Vobは
    Vob=K1・N2・Va/N1
となる。

 これは、全ての出力が開放状態の時の式� ��同じとなるため、複数の蛍光管を負荷とし� ��ときにどれか一本の蛍光管が点灯状態にな� ��ても、まだ放電開始していない蛍光管には� ��電開始電圧を超える電圧が印加されること� ��なり、結果として全ての蛍光管が点灯状態� ��入ることが出来ることを示している。

 次に、全ての二次コイル22の出力端子に負� �抵抗Rが負荷されたときの二次側の出力電圧V 2を計算する。先ず第1の二次コイル22aに電流I 2aが流れこの電流により第1の二次コイル22a直 下の二次側磁性体には一次側より流入する磁 束K1・φ1と逆向きの起磁力N2・I2aが発生し、� �生地点から見た全磁気抵抗をRmsとして、こ� �起磁力による磁束φ2は
    φ2=N2・I2/Rms
がK1・φ1を減じる方向に生ずる。φ2は第1の二 次コイル22aの二次側磁性体25と分流用磁性体2 6の接合点P1で、この磁束分流比をK2として入� ��側磁性体にK2・φ2、分流用磁性体に(1-K2)・φ 2が分流する。

 また、全ての出力の負荷抵抗R、及びK1,K2, N2が等しいとすると各出力の出力電圧V2、出� �電流I2も全て等しく、また第2の二次コイル22 bに流れる電流により第2の二次コイル22b直下� ��二次側磁性体25に発生する磁束φ2は第1の二� ��コイルの発生する磁束φ2と等しく、第2の二 次コイル22bの二次側磁性体25と分流用磁性体2 6bとの上側の接合点P3で、K2・φ2が第1の二次� �イル側に流れ、(1-K2)・φ2が第2の二次コイル� ��分流用磁性体に分流する。第1の二次コイル 部に流入した磁束K2・φ2は第1の二次コイルの 二次側磁性体と分流用磁性体の下側接合点P2� ��二次側磁性体へのK1・K2・φ2と分流用磁性体 への(1-K1)・K2・φ2に分流するが、同じく上側� ��接合点P1で再び合流しK2・φ2として一次側磁 性体に流れ込む。

 このように第2の二次コイル22a~第nの二次コ� ��ル22nの発生する磁束は
    (n-1)・K1・K2・φ2
が第1の二次コイル22a直下の二次側磁性体25に 一次コイル21よりの磁束K1φ1を減じる方向で� �れ込むこととなるため、第1の二次コイル22a� ��鎖交する磁束は
    K1・φ1-φ2-(n-1)・K1・K2・φ2
となる。

 従って、この場合の出力電圧V2、出力電流I2 はV1を上述の正弦波電圧として、一次側およ� ��二次側の関係式
    V1=N1・d(φ1-n・K2・φ2)/dt
    V2=N2・d(K1・φ1-φ2-(n-1)・K1・K2・φ2)/dt
    I2=V2/R
    φ2=N2・I2/Rms 
      =(N2・N2/R・Rms)・d(K1・φ1-φ2+(n-1)・K1� �K2・φ2)/dt
を解いて,それぞれのピーク値Vo、Ioは次式で� ��えられる。
    Vo=K1・N2・R・Va/N1・Lb・√{(R/Lb) ²  + (2πf) ² }
    Io=K1・N2・Va/N1・Lb・√{(R/Lb) ²  + (2πf) ² }

 上式の中のLbは先に述べたように、二次� �磁性体25の磁束を分流用磁性体26で分流する� ��とにより、等価的に二次コイル22の出力に� �列に発生する分流磁束インダクタンスであ� �。この結果より、本方式の蛍光管用高周波� �圧トランスは点灯時の電圧、電流が出力数n� ��よらず一定であることが分る。

 以上の検討結果より、本発明による蛍光管� ��高周波昇圧トランスは従来問題となってい� ��以下の点を改善することを特徴とするもの� ��ある。
 特徴(1)
出力数nを増やしても一次側磁性体の磁束が� �大しない。
先に述べたように、n個の出力において磁束� �列結合型漏洩磁束インダクタンス方式蛍光� �用高周波昇圧トランスでは一次側磁性体の� �束量が一個の場合のn倍に増大するのに対し� ��本発明の蛍光管用高周波昇圧トランスの場� ��は一個でも、n個でも同じ磁束量となり、多 出力の蛍光管用高周波昇圧トランスでも入力 電圧を一個の場合と同じに抑えることができ る。入力電圧が低いことは一次コイルの励磁 電流が少ないことであり、結果として、電流 の二乗に比例する一次コイルの導体損失を大 きく低減することができる。また、磁束密度 のほぼ二乗に比例する磁性体損失も大幅に改 善されるため高効率の蛍光管用高周波昇圧ト ランスを実現することができる。さらに、磁 性体の磁気飽和を防ぐために磁気断面積を拡 大する必要も無く、小型化・軽量化を実現す ることができる。

 特徴(2)
出力電圧、電流が出力数nに依存しない。
 従来より汎用トランスとして用いられてい� ��磁束直列結合型漏洩磁束インダクタンス方� ��高周波昇圧トランスではn個の出力のうち一 個でも点灯状態に入ると、その他の出力電圧 が極端に低下するため残りの蛍光管は点灯す ることが出来ないが、本発明の蛍光管用高周 波昇圧トランスでは分流用磁性体の働きによ り、個々の出力は他の出力の点灯、非点灯に 関係なく動作するため、簡素なトランス構造 でn=10を超える場合でも、並列配置され放電� �始電圧にバラツキのある蛍光管でも点灯す� �ことができ、点灯装置の小型化・高信頼度� �・低価格化を実現することができるもので� �る。

 特徴(3)
それぞれの出力コイルに結合する磁束が共通 であるため出力電圧、出力電流のバラツキが 極端に少ない。コンデンサによりn個の出力� �分岐する多出力バラストコンデンサ方式で� �コンデンサの容量値のバラツキにほぼ等し� �出力電流値バラツキがあり、また磁束並列� �合型漏洩磁束インダクタンス方式多出力蛍� �管用高周波昇圧トランスでは一次コイルの� �生する磁束がn個の二次側磁性体にそれぞれ� ��磁気抵抗の比率により分流するが、n=10個を 超える二次側磁性体の磁気抵抗の比率を限ら れた形状で効率よく抑えることは難しく、出 力電流のバラツキは大きいものとなる。本発 明による蛍光管用高周波昇圧トランスでは、 各出力が二次側磁性体を通る共通の磁束で決 まるため、出力電圧、出力電流のバラツキを 抑えることができるものである。

 図3は、本発明の第1の実施形態の蛍光管� �高周波昇圧トランス13おける出力数4の場合� �模式図である。この第1の実施形態において� ��、図3に示すように、一次側磁性体23とコの� ��型に形成された二次側磁性体25によって閉� �束磁気回路が形成される。この第1の実施形� ��の蛍光管用高周波昇圧トランスでは、一次� ��磁性体23に一次コイル21が巻かれ、二次側磁 性体25に二次コイル22(22a、22b、22c、22d)が巻か れ、二次コイル22の一部を覆うように分流用� ��性体26(26a、26b、26c、26d)が取りつけられる。 分流用磁性体26はコの字形状に形成され、中� ��部は二次コイル22を覆い、端部は二次側磁� �体25に接合する。一般に、一次コイル21およ� ��二次コイル22はそれぞれボビンに巻かれた� �態で一次側磁性体23および二次側磁性体25に� ��合される。

 図4は、本発明の第1の実施形態の蛍光管� �高周波昇圧トランス13の構造を示す斜視図で ある。図4において、コの字型の二次側磁性� �25の端部は一次側磁性体23の両端に接合し閉� ��束磁気回路を形成している。一次コイル21� �よび二次コイル22はそれぞれボビンに巻かれ た状態で一次側磁性体23および二次側磁性体2 5に嵌合されている。分流用磁性体26は、中央 部が二次コイル22の上から二次コイル22を覆� �、その両端部は二次側磁性体25に接合して、 磁束分流回路を形成している。

 このように本発明による分流磁束インダ� ��タンス方式による多出力の蛍光管用高周波� ��圧トランスでは並列配置され、かつ放電開� ��電圧にバラツキのある複数の蛍光管を効率� ��く点灯することが出来るとともに、負荷時� ��それぞれの出力電圧V2は二次側磁性体と分� �用磁性体の磁束分流比K1、二次コイル/一次� �イルの巻き数比N2/N1、分流磁束インダクタン スLb,負荷抵抗R、入力電圧の振幅Va、周波数f� �みにより決まり、出力数nには依存しない。� ��のことは、出力数nに上限のある磁束並列結 合型漏洩磁束インダクタンス方式多出力蛍光 管用高周波昇圧トランスと異なり、n=10を超� �る蛍光管の並列駆動がひとつのトランスで� �現でき、かつそれぞれの出力は一次側磁性� �、二次側磁性体をループ状に回る共通の一� �磁束で駆動されるため、出力電流のバラツ� �を極端に低減することができるものである� �

 また、一次側磁性体の磁束量が出力数nに 関係なく一定であるため、並列磁束結合型漏 洩磁束インダクタンス方式多出力蛍光管用高 周波昇圧トランスのようにnの増加とともに� �次側磁性体の磁束量が増大することも無く� �磁性体断面積が小さく出来るため小型・軽� �の蛍光管用高周波昇圧トランス形状を実現� �きる。さらに、磁束密度のほぼ二乗に比例� �る磁性体損失も大幅に低減することが可能� �あり、蛍光管の点灯駆動回路の点灯効率の� �上にも寄与するものである。

第2の実施形態.
図5は、本発明の第2の実施形態の蛍光管用高� ��波昇圧トランス13おける出力数4の場合の模� ��図である。この第2の実施形態においては、 図5に示すように、一次側磁性体23と棒状の閉 磁路形成用磁性体29間に棒状の二次側磁性体2 5が挟まれ閉磁束磁気回路が形成される。こ� �第2の実施形態の蛍光管用高周波昇圧トラン� ��では、一次側磁性体23に一次コイル21が巻か れ、二次側磁性体25に二次コイル22(22a、22b、2 2c、22d)が巻かれ、閉磁路形成用磁性体29が2つ の二次側磁性体25に接合して閉磁束磁気回路� ��形成すると共に、二次コイル22の一部を覆� �ように分流用磁性体26が取りつけられる。分 流用磁性体26(26a、26b、26c、26d)はコの字形状� �形成され、中央部は二次コイル22を覆い、端 部は二次側磁性体25に接合する。一般に、一� ��コイル21および二次コイル22はそれぞれボビ ンに巻かれた状態で一次側磁性体23および二� ��側磁性体25に嵌合される。なお、図5におい� ��、閉磁路形成用磁性体29が二次側磁性体25と 分離して形成される以外は第1の実施形態と� �じである。

 図6は、本発明の第2の実施形態の蛍光管� �高周波昇圧トランス13の構造を示す斜視図で ある。図6において、閉磁路形成用磁性体29が 二次側磁性体25と分離して形成される以外は� ��1の実施形態と同じであるので、詳細な説明 は省略する。

第3の実施形態.
図7は本発明の第3の実施形態の蛍光管用高周� ��昇圧トランス13の構造を示す模式図である� �この第3の実施形態においては、図7に示すよ うに、一次側磁性体23と閉磁路形成用磁性体2 9間に複数のコの字型の磁性体27(27a、27b、27c� �27d)を挟んで閉磁束磁気回路を形成する。閉� ��束磁気回路は、一次側磁性体23、コの字型� �磁性体の二次コイルが巻かれた複数の磁性� �部分、閉磁路形成用磁性体29によって形成さ れる。コの字型の磁性体は、一方の支路は二 次コイルが巻かれる二次側磁性体として、ま た他方の支路は分流用磁性体として機能する 。コの字型の磁性体を複数個縦続接続するこ とによって、分流用磁性体は二次コイル22の� ��部を覆うようにすることができる。第3の実 施形態では、二次コイルが巻かれる磁性体を 個別に製造できるため、出力数に応じてコの 字型の磁性体27を柔軟に取りつけることがで� ��る。また、各コの字型磁性体は小型のため� ��造価格が安価であるので、蛍光管用高周波� ��圧トランスのコスト低減を実現することが� ��きる。

第4の実施形態.
図8は本発明の第4の実施形態の蛍光管用高周� ��昇圧トランス13の構造を示す模式図である� �この第4の実施形態においては、図8に示すよ うに、一次側磁性体23と閉磁路形成用磁性体2 9間に複数のE字型の磁性体28(28a、28b、28c、28d) を挟んで閉磁束磁気回路を形成する。閉磁束 磁気回路は、一次側磁性体23、E字型の磁性体 の二次コイルが巻かれた複数の磁性体部分、 閉磁路形成用磁性体29によって形成される。E 字型の磁性体は、上下の支路は二次コイルが 巻かれる二次側磁性体として、また中央の支 路は両端のふたつの二次側磁性体の共通の分 流用磁性体として機能する。E字型の磁性体� �複数個縦続接続することによって、分流用� �性体は二次コイル22の一部を覆うようにする ことができる。第4の実施形態では、ふたつ� �二次コイルがひとつの分流用磁性体を共用� �るため小型・軽量化が図れるとともに、二� �コイルが巻かれる磁性体を個別に製造でき� �ため、出力数に応じてE字型の磁性体28を柔� �に取りつけることができる。また、各E字型� ��性体は小型のため製造価格が安価であるの� ��、蛍光管用高周波昇圧トランスのコスト低� ��を実現することができる。

 図9は、大画面液晶表示パネル用バックラ イト蛍光管点灯インバータ回路用の多出力蛍 光管用高周波昇圧トランスの性能を各方式に ついて比較した一覧表である。図9に示すよ� �に、本発明による蛍光管用高周波昇圧トラ� �スは、多出力が得られ、起動特性も良く、� �効率で、小型軽量で、信頼性が高くコスト� �安価である等全ての項目で他の方式の蛍光� �用高周波昇圧トランスよりも優れているこ� �が一目で分かる。