JPS6017894A - Device for firing discharge lamp - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は放電灯の放電々圧が電源電圧に近接している場
合、変圧器による昇圧を用いないで噴−チョークコイル
を安定器として点灯する、いわゆる毎サイクル点灯装置
に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention provides a method for lighting a discharge lamp using an injection choke coil as a ballast without using a transformer to boost the voltage when the discharge voltage of the discharge lamp is close to the power supply voltage. , which relates to a so-called cycle-by-cycle lighting device.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

電源電圧と放電灯点灯中の放電々圧が近接している場合
は通常、安定器にリーケージトランスを用いて昇圧し放
電灯を点灯する。If the power supply voltage and the discharge voltage during lighting of the discharge lamp are close to each other, a leakage transformer is usually used in the ballast to boost the voltage and light the discharge lamp.

近年、第１図に示すように交流電源１と誘導性安定器２
と放電灯３とを直列に接続し、その上、放電灯３と並列
にスイッチ回路５を接続して、電源電圧の半サイクル毎
にスイッチ回路５をオン・オフ動作させることにより、
電源電圧に近い放電維持電圧を有する放電灯３を商用交
流電源１で昇圧なしで点灯する点灯装置が提案（特開昭
５０−１３０２７３７号公報）されている。In recent years, as shown in Fig. 1, an AC power supply 1 and an inductive ballast 2 have been developed.
and the discharge lamp 3 are connected in series, and a switch circuit 5 is connected in parallel with the discharge lamp 3, and the switch circuit 5 is turned on and off every half cycle of the power supply voltage.
A lighting device has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1302737/1983) that lights a discharge lamp 3 having a discharge sustaining voltage close to the power supply voltage using the commercial AC power supply 1 without boosting the voltage.

しかしながら、従来の毎サイクル点灯装置はその回路構
成が複雑となり、その結果、値段が極めて高くなるとい
う欠点を持っている。However, the conventional cycle-by-cycle lighting device has the disadvantage that its circuit configuration is complicated, resulting in an extremely high price.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

従って、本発明の目的は構成が簡！１１で、その上、安
価な毎サイクル点灯用の放電灯点灯装置を提供すること
にある。Therefore, the purpose of the present invention is to simplify the configuration! Another object of the present invention is to provide an inexpensive discharge lamp lighting device for lighting every cycle.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために本発明においては、上記点灯
装置のスイッチ回路として強誘電体コンデンサを用い、
このコンデンサの抗電圧、飽和電荷量を規制して放電灯
点灯装置を構成したことを特徴としている。In order to achieve the above object, the present invention uses a ferroelectric capacitor as a switch circuit of the lighting device,
A feature of the discharge lamp lighting device is that the coercive voltage and saturation charge of this capacitor are regulated.

かかる本発明の特徴的な構成により回路構成が簡単で、
かつ、安価な毎サイクル点灯用の点灯装置を得ることが
できる。Due to this characteristic configuration of the present invention, the circuit configuration is simple;
Moreover, an inexpensive lighting device for lighting every cycle can be obtained.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を実施例によって詳細に述べる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

第２図は本発明による点灯装置の基本的な回路構成を示
したものである。同図において、４はスイッチ回路５（
第１図参照）に置き換えた強誘電体コンデンサである。FIG. 2 shows the basic circuit configuration of the lighting device according to the present invention. In the figure, 4 is a switch circuit 5 (
(See Figure 1) is a ferroelectric capacitor.

強誘電体コンデンサ４の電気的特性は、第３図に示すよ
うな矢印に沿って掃引されるヒステリシス特性を有する
。横軸は電圧（Ｖ）、縦軸は電荷量（Ｑ）である。抗電
圧子■。The electrical characteristics of the ferroelectric capacitor 4 have hysteresis characteristics that are swept along the arrows as shown in FIG. The horizontal axis is voltage (V), and the vertical axis is charge amount (Q). Anti-voltage element ■.

の点で定電圧特性（１，Ｉ’の部分）を示し、２Ｑ、の
電荷量が変化すると電荷が飽和し、容量の小さなコンデ
ンサと等価な電気特性（ＩＩ、ＴＩ’の部分）となる。It exhibits constant voltage characteristics (portion 1, I') at the point 2Q, and when the amount of charge at 2Q changes, the charge saturates, resulting in electrical characteristics (portion II, TI') equivalent to a capacitor with a small capacity.

このような特性から明らかなように抗電圧Ｖ。以−にの
電圧を交流的に印加すると、±ｖｏの抗電圧でスイッチ
オンの状態（Ｉ、ビの部分）になり、２ＱＳの電荷け：
が流れた後、ターンオフ動作を行なうスイッチ素子とし
て用いることが可能である。As is clear from these characteristics, the coercive voltage V. When the following voltage is applied in an alternating current manner, the switch is turned on (I and B parts) with a coercive voltage of ±vo, and a charge of 2QS is generated:
It can be used as a switch element that performs a turn-off operation after the current flows.

このような特性を有する強誘電体コンデンサ４はチタン
酸バリウムなどの焼結体で得られ、現在では多くの種類
の製品化もなされている。The ferroelectric capacitor 4 having such characteristics is obtained from a sintered body of barium titanate or the like, and many types of ferroelectric capacitors are currently being commercialized.

強誘電体コンデンサ４を用いた第２図の結線による放電
灯点灯回路は、特公昭／Ｉ　Ｒ−２８７２６号公報に記
載されている例があるが、これは放電灯の放電開始を目
的としたものである。即ち、放電灯の始動のために数百
〜千ポル１〜のパルス電圧を発生し、放電灯の始動後は
パルス発生を停止するか、小さく抑えて、放電灯の黒化
寿命などの悪影響を最小限に抑えるように設計されてい
るものである。An example of a discharge lamp lighting circuit using the ferroelectric capacitor 4 and the wiring shown in Figure 2 is described in Japanese Patent Publication No. IR-28726. It is something. That is, a pulse voltage of several hundred to 1,000 pols is generated to start the discharge lamp, and after the discharge lamp has started, the pulse generation is stopped or kept low to prevent negative effects such as the blackening life of the discharge lamp. It is designed to be kept to a minimum.

これに対して、本発明による点灯装置は前記従来例と同
じ結線を用いる点では同様であるが、点灯中も強誘電体
コンデンサ４によるスイッチング動作を継続して、毎サ
イクル点灯動作を行なう点が全く異なっている。そして
、この強誘電体コン３− デンサ４は点灯回路の小形軽量化と効率向−にを可能に
するものである。この点灯装置の動作をつぎに説明する
。まず放電灯３の始動は、前に示した従来例と同様に強
誘電体コンデンサ４のスイッチング動作により高圧パル
スを発生して放電灯３を電気的に導通にする。電極予熱
が必要な放電灯３においては他の予熱トランスやスイッ
チング回路を用いた電極予熱回路により、放電灯３の始
動時にのみ電極を予熱する。これらの動作により放電灯
３は点灯状態に導かれる。On the other hand, the lighting device according to the present invention is similar to the conventional example in that it uses the same wiring, but the lighting device continues the switching operation by the ferroelectric capacitor 4 even during lighting, and performs the lighting operation every cycle. It's completely different. The ferroelectric capacitor 3-capacitor 4 makes it possible to make the lighting circuit smaller, lighter, and more efficient. The operation of this lighting device will be explained below. First, to start the discharge lamp 3, a high voltage pulse is generated by the switching operation of the ferroelectric capacitor 4 to make the discharge lamp 3 electrically conductive, as in the conventional example shown above. In a discharge lamp 3 that requires electrode preheating, the electrodes are preheated only when the discharge lamp 3 is started by an electrode preheating circuit using another preheating transformer or a switching circuit. These operations lead the discharge lamp 3 to the lighting state.

点灯中の動作を第４図の波形図により説明する。The operation during lighting will be explained with reference to the waveform diagram in FIG.

Ｖｌは電源電圧、■１は入力電流、ｖＬは放電灯３の両
端電圧、■、はパルス電圧である。負の半サイクルの放
電が終る時刻ｔ１では電源電圧Ｖ！の瞬時値は正の値と
なっており（チョークバラストのため、遅相回路となっ
ている）、この電圧が抗電圧Ｖ。より高ければ、交流電
源１→チヨークコイル２→コンデンサ４→交流電源１と
電流が流れてチョークコイル２に電磁エネルギーを充電
する（時刻Ｌ＋−ｔｚ）。そして、この電流の積分−４
＝ 値が２Ｑ：３になる時刻ｔ２て強誘電体コンデンサ４は
ターンオフ状態に移行する。これにより■ｏ１．Ｊゎな
る値のチョークコイル２を流れる電流が遮断される。こ
れにより高圧パルス電圧Ｖ、が発生し、放電灯３は再点
弧し、引続きチョ−クコイル２の充電エネルギーが電源
電圧に重畳されて放電灯３に印加し、半サイクルの放電
を維持する（時刻１２〜ｔ３）。時刻ｔ３以降は−に記
の動作を負、正交互にくり返し定常点灯状態を維持する
。Vl is the power supply voltage, ■1 is the input current, vL is the voltage across the discharge lamp 3, and ■ is the pulse voltage. At time t1 when the negative half-cycle discharge ends, the power supply voltage V! The instantaneous value of is a positive value (because it is a choke ballast, it is a slow phase circuit), and this voltage is the coercive voltage V. If it is higher, the current flows from the AC power source 1 to the choke coil 2 to the capacitor 4 to the AC power source 1, charging the choke coil 2 with electromagnetic energy (time L+-tz). And the integral of this current -4
= At time t2 when the value becomes 2Q:3, the ferroelectric capacitor 4 shifts to the turn-off state. As a result, ■o1. The current flowing through the choke coil 2 with a value of J is cut off. As a result, a high-voltage pulse voltage V is generated, the discharge lamp 3 is re-ignited, and the charging energy of the choke coil 2 is then superimposed on the power supply voltage and applied to the discharge lamp 3, maintaining a half cycle of discharge ( time 12-t3). After time t3, the operation described in - is repeated alternately in negative and positive directions to maintain a steady lighting state.

点灯動作を効率よく行なうために強誘電体コンデンサ４
に要求される要件としてはつぎの項目が」二げられる。Ferroelectric capacitor 4 for efficient lighting operation
The following items are listed as requirements for this.

■）時刻ｔ２の遮断時の電流ｒ　ｃｕｔが十分大きく、
それに引続く半サイクルの放電を可能にすること。通常
用いられる交流電源１は交流１００Ｖ。■) The current r cut at the time of interruption at time t2 is sufficiently large,
Allowing for subsequent half-cycle discharge. The commonly used AC power supply 1 is 100V AC.

２００ｖである。またこの回路に適した放電灯３は現在
市販されているもので３０Ｗ以上の中ないし大容量のも
のであり、ランプ電流としては実効値で０．４Ａ以上と
考えてよい。これらの放電灯３を正常点灯するに必要な
遮断電流’　ｃｕｔは交流電源１．チョークコイル２．
放電灯３の電気的定数値によっても異なるが少なくとも
０．１５〜０．２Ａ以−］−の値とすることが必要であ
る。これに対し従来例のスタータでは遮断電流しｕｔの
値は、０．１５Ａ以下で十分である。It is 200v. Further, the discharge lamp 3 suitable for this circuit is currently commercially available and has a medium to large capacity of 30 W or more, and the effective value of the lamp current can be considered to be 0.4 A or more. The cut-off current 'cut required to normally light these discharge lamps 3 is the AC power supply 1. Choke coil 2.
Although it varies depending on the electrical constant value of the discharge lamp 3, it is necessary to set the value to at least 0.15 to 0.2 A or more. On the other hand, in the conventional starter, the value of the cut-off current ut of 0.15 A or less is sufficient.

■）放電体＋１Ｚ期間ができるだけ短いこと。放電の休
止期間（時刻ｔ１〜ｔｚ）が長いと、たとえ大きな遮断
電流■。ｕｔの値であっても放電灯３に十分なエネルギ
ーを注入することができない。■) The discharge body +1Z period should be as short as possible. If the discharge pause period (time t1 to tz) is long, even if the interruption current is large. Even with the value of ut, sufficient energy cannot be injected into the discharge lamp 3.

しかも放電灯３が蛍光ランプの場合は放電体止期間が長
いと蛍光ランプの効率も低下する。この期間を短くする
には、チョークコイル２に短い時間で、遮断電流値Ｔ　
ＣＬＩｔの電流を流す必要があり、それにはチョークコ
イル２に印加される電圧を時刻ｔ１〜ｔ２でできるだけ
大きくする必要がある。そのためには抗電圧■。はでき
るだけ小さいことが望ましい。強誘電体コンデンサ４は
磁器コンデンサであり、抗電圧■。が大きいほどその厚
みを厚くでき、機械的強度が強くなり製作しやすい。よ
って歩留、信頼性の面からはその厚さが厚いほど望まし
い。従って抗電圧■。の値は両者を考慮して、ランプ放
電々圧Ｖ、（第４図参照）に選ぶことが望ましい。Furthermore, when the discharge lamp 3 is a fluorescent lamp, the efficiency of the fluorescent lamp decreases if the discharge period is long. In order to shorten this period, the choke coil 2 must be connected to the interrupting current value T
It is necessary to flow the current of CLIt, and to do so, it is necessary to make the voltage applied to the choke coil 2 as large as possible between times t1 and t2. For that purpose, anti-voltage ■. It is desirable that it be as small as possible. The ferroelectric capacitor 4 is a magnetic capacitor and has a coercive voltage ■. The larger the value, the thicker it can be, the stronger the mechanical strength, and the easier it is to manufacture. Therefore, from the viewpoint of yield and reliability, the thicker the layer, the more desirable it is. Therefore, the anti-voltage ■. It is desirable to take both into account and select the value of the lamp discharge pressure V (see FIG. 4).

従来例のスタータの場合は十分なパルスが出ればよく、
抗電圧Ｖ。の値はできるだけ大きく選ばれる。実際には
この値は電源電圧の実効値の保証範囲の下限に近くラン
プ放電々圧以−１〕し二選ばれている。In the case of a conventional starter, it is sufficient to generate sufficient pulses;
Coercive voltage V. The value of is chosen as large as possible. In reality, this value is selected to be close to the lower limit of the guaranteed range of the effective value of the power supply voltage and is less than or equal to the lamp discharge voltage.

以−１−の特性を有する強誘電体コンデンサ４を用いれ
ば、良好な毎サイクル点灯回路が得られるが、強誘電体
コンデンサ４は抗電圧■。の値と飽和電荷量Ｑ５との値
で規定されるため、遮断電流’　ｃｕｔの値０．１．５
Ａを飽和電荷量ＱＳの値に換算する。時刻ｔ１〜ｔ２は
５０■１電源では２ｍＳ程度以下で、遮断電流■。ｕｔ
：が小さい時は０．６７ｍ５程度以−１−，である。こ
れが三角波で流れるから、飽和電荷量Ｑｇの最小値は、 −Ｘｏ、６７Ｘ　１０−３Ｃ８）Ｘ　Ｏ，］５［Ａ　］
＋：５０［：μＣ〕７− となる。If the ferroelectric capacitor 4 having the following characteristics is used, a good lighting circuit can be obtained every cycle, but the ferroelectric capacitor 4 has a coercive voltage (2). The value of the cut-off current 'cut is 0.1.5 because it is defined by the value of 0.1.5
Convert A to the value of the saturated charge amount QS. From time t1 to t2, the cut-off current is approximately 2 mS or less for 50■1 power supply. ut
When : is small, it is about 0.67 m5 or more -1-. Since this flows in a triangular wave, the minimum value of the saturation charge amount Qg is -Xo, 67X 10-3C8)X O,]5[A]
+:50[:μC]7-.

この回路において特に放電灯３の始動時、パルス電圧ｖ
Ｐが高すぎると強誘電体コンデンサ４を破壊する恐れが
あるため、素子強度が弱い場合はパルス電圧を制限する
ことが望ましい。そのためには強誘電体コンデンサ４に
並列にコンデンサ又は逆直列アバランシェダイオード、
Ｓ　ｊ　Ｃ、Ｚ　Ｎ　Ｒなどの定電圧素子を接続すると
よい。In this circuit, especially when starting the discharge lamp 3, the pulse voltage v
If P is too high, the ferroelectric capacitor 4 may be destroyed, so if the element strength is weak, it is desirable to limit the pulse voltage. For this purpose, a capacitor or an anti-series avalanche diode is connected in parallel to the ferroelectric capacitor 4.
It is preferable to connect a constant voltage element such as S j C or Z N R.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べた如く本発明によって回路構成が極めて簡単で
、かつ、安価な毎サイクル点灯用の点灯装置の提供が可
能となった。As described above, the present invention has made it possible to provide a lighting device that has an extremely simple circuit configuration and is inexpensive for lighting every cycle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来の毎サイクル点灯用の放電灯点灯装置の回
路構成図、第２図は本発明による毎サイクル点灯用の放
電灯点灯装置、第３図は第２図における強誘電体コンデ
ンサ４の電圧−電荷特性図、第４図は第２図に示した点
灯装置の動作説明図である。 ８− １・・・交流電源、２　誘導性安定器（チョークコイル
）、３・・放電灯、４・・・強誘電体コンデンサ、５・
・スイッチ回路、■ｏ・・抗電圧、ＱＳ・・飽和電荷量
、■、・・パルス電圧、■、・・・ランプ放電電圧、Ｉ
ｏｌ、Ｉｔ・・遮断電流、ｖｌ・・・電源電圧、Ｔ、・
・・入力電流、■、・・ランプ電圧。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional discharge lamp lighting device for lighting every cycle, FIG. 2 is a discharge lamp lighting device for lighting every cycle according to the present invention, and FIG. 3 is a ferroelectric capacitor 4 in FIG. 2. FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the lighting device shown in FIG. 2. 8- 1... AC power supply, 2... Inductive ballast (choke coil), 3... Discharge lamp, 4... Ferroelectric capacitor, 5...
・Switch circuit, ■o... Coercive voltage, QS... Saturation charge, ■,... Pulse voltage, ■,... Lamp discharge voltage, I
ol, It... Breaking current, vl... Power supply voltage, T,...
...Input current, ■, ...Lamp voltage. Agent Patent Attorney Akio Takahashi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １、　交流電源と誘導性安定器と放電灯とを直列に接続
し、かつ、」二記放電灯と並列に強誘電体コンデンサを
接続してなる放電灯点灯回路において、−上記強誘電体
コンデンサの抗電圧を上記放電灯の放電電圧を超えない
ようにし、かつ、飽和電荷量を少なくとも５０マイクロ
クーロンとすることによって」二記放電灯を毎サイクル
点灯するようにしたことを特徴とする放電灯点灯装置。1. In a discharge lamp lighting circuit comprising an AC power source, an inductive ballast, and a discharge lamp connected in series, and 2. a ferroelectric capacitor connected in parallel with the discharge lamp, - the above ferroelectric capacitor; A discharge lamp characterized in that the coercive voltage of the discharge lamp does not exceed the discharge voltage of the discharge lamp, and the saturation charge amount is at least 50 microcoulombs, so that the discharge lamp is lit every cycle. lighting device.