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JPS6031077B2 - discharge lamp lighting device - Google Patents
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JPS6031077B2 - discharge lamp lighting device - Google Patents

discharge lamp lighting device

Info

Publication number
JPS6031077B2
JPS6031077B2 JP7647681A JP7647681A JPS6031077B2 JP S6031077 B2 JPS6031077 B2 JP S6031077B2 JP 7647681 A JP7647681 A JP 7647681A JP 7647681 A JP7647681 A JP 7647681A JP S6031077 B2 JPS6031077 B2 JP S6031077B2
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JP
Japan
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discharge lamp
current
lamp
circuit
voltage
Prior art date
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Expired
Application number
JP7647681A
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Japanese (ja)
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Inventor
美津雄 赤塚
春樹 小松
良一 森山
博之 井山
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Hitachi Lighting Ltd
Original Assignee
Hitachi Lighting Ltd
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Publication date
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ランプ電圧に近い電圧の交流電源を用いて放
電灯を点灯可能にした放電灯点灯装置に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a discharge lamp lighting device that is capable of lighting a discharge lamp using an AC power source with a voltage close to the lamp voltage.

第1図に示す放電灯点灯装置は本発明の前提となるもの
で、電源電圧に近いランプ電圧を有する放電灯の点灯回
路であって、図において1は例えば商用の交流電源、2
は誘導性の安定器、3は交流電源1に安定器2を介して
接続された放電灯、4は放電灯3と並列に接続されたス
イッチ回路である。
The discharge lamp lighting device shown in FIG. 1 is a premise of the present invention, and is a lighting circuit for a discharge lamp having a lamp voltage close to the power supply voltage.
3 is an inductive ballast, 3 is a discharge lamp connected to the AC power source 1 via the ballast 2, and 4 is a switch circuit connected in parallel with the discharge lamp 3.

このスイッチ回路4は、電源電圧の半サイクル毎の一定
期間だけ閉成して安定器2に電流を流し、安定器2のイ
ンダクタンスに電磁エネルギーを蓄積した後でスイッチ
回路4を開放し、前記蓄積エネルギーを電源電圧に童畳
して放電灯3に印加し点灯させるものである。この放電
灯点灯装置の動作について第2図に示す波形図を用いて
説明する。第2図は放電灯3が定常点灯状態にある場合
を示したもので、いま時刻toでランプ電流11が零と
なり、ランプ電圧VIが零となった場合を考える。この
とき、放電灯3の両側には電源電圧Voが印加されるこ
とになるが、この電圧の向きは、ランプ電流11が安定
器2が誘導性であるために遅れ電流となっている結果、
直前までのランプ鰭圧VIとは逆になっている。この放
電灯3の両端電圧の向きが反転しある一定電圧に到達し
たとき、スイッチ回路4がその状態を検知して閉成する
ように構成しておけば、ランプ電流11が零となると袷
んど同時に、すなわち実質的に時刻めでスイッチ回路4
は閉成する。すると安定器2を介して短絡電流lsが流
れ、安定器2中のィンダクタンスに電磁エネルギーを蓄
積する。このスイッチ回路4には短絡電流lsが所定値
にまで増加すると、これを検出してスイッチ回路4を開
放する制御機能を付加しておく。したがって、時刻t,
で短絡電流lsが所定値に達するとスイッチ回路4は開
放される。このとき安定器2の両端に発生するパルス電
圧Vpにより、放電灯3は再点弧しランプ電流11が流
れる。このランプ電流11は前述のように遅れ電流にな
るので鰭源電圧Voの鰭圧の向きが反転してもいまらく
の間は流れ続ける。この間、放電灯3の両端にはパルス
電圧Vpに続くほゞ一定のランプ電圧VIが現れるが、
この期間はスイッチ回路4は開放状態を維持する。ラン
プ電流11が零になると逆サイクルで同様な動作が繰返
される。ところで、このような放電灯点灯装置における
動作上の問題点は再点孤動作の確実性にあると考えてよ
い。
This switch circuit 4 is closed for a certain period of time every half cycle of the power supply voltage to allow current to flow through the ballast 2, and after accumulating electromagnetic energy in the inductance of the ballast 2, the switch circuit 4 is opened and the electromagnetic energy is Energy is applied to the power supply voltage and applied to the discharge lamp 3 to light it. The operation of this discharge lamp lighting device will be explained using the waveform diagram shown in FIG. 2. FIG. 2 shows a case where the discharge lamp 3 is in a steady lighting state, and now consider the case where the lamp current 11 becomes zero and the lamp voltage VI becomes zero at time to. At this time, the power supply voltage Vo is applied to both sides of the discharge lamp 3, but the direction of this voltage is as a result of the lamp current 11 being a lagging current because the ballast 2 is inductive.
This is the opposite of the ramp fin pressure VI just before. If the switch circuit 4 is configured so that when the direction of the voltage across the discharge lamp 3 is reversed and reaches a certain constant voltage, the switch circuit 4 detects this state and closes, the lamp current 11 becomes zero. The switch circuit 4 at the same time, that is, at substantially the same time.
is closed. A short-circuit current ls then flows through the ballast 2, accumulating electromagnetic energy in the inductance within the ballast 2. This switch circuit 4 is provided with a control function that detects this and opens the switch circuit 4 when the short circuit current ls increases to a predetermined value. Therefore, time t,
When the short circuit current ls reaches a predetermined value, the switch circuit 4 is opened. At this time, the discharge lamp 3 is lit again by the pulse voltage Vp generated across the ballast 2, and the lamp current 11 flows. Since this lamp current 11 becomes a lagging current as described above, it continues to flow for a while even if the direction of the fin pressure of the fin source voltage Vo is reversed. During this time, a substantially constant lamp voltage VI following the pulse voltage Vp appears at both ends of the discharge lamp 3.
During this period, the switch circuit 4 remains open. When the lamp current 11 becomes zero, the same operation is repeated in the reverse cycle. Incidentally, the operational problem in such a discharge lamp lighting device may be considered to be the reliability of the re-ignition operation.

すなわち、電源電圧Voがランプ電圧VIに極めて近い
値し、になっているため、パルス電圧Vpで再点弧した
後ランプ電流1 1が確実に増加し、正常な点灯状態に
移行するためにはある種の条件が必要である。通常の点
灯回路においては十分な電源電圧が与えられているため
、再点弧後のランプ電流は確実に増加するが、電源電圧
が低かったり、その他外部条件によってはランプ電流は
増加せずグロー領域で安定してしまったり、放電が停止
することもある。第1図に示す回路においてもこのよう
な現象はさげられず、特に電源電圧Voとしてランプ電
圧VIに近い、通常の点灯回路に比較して50〜70%
の電圧を印加しているにすぎないため、通常の場合より
も放電不能あるいはグロー放電での安定という状態が起
り易い状況にある。このような現象が起る原因は次のよ
うに考えられる。すなわち、ランプ電流11が零になっ
た時刻けこおいて放電灯3内に存在した荷電粒子である
イオンと電子は再結合により急速に減少し、パルス電圧
ypが印加される時刻L‘こは殆んど存在しなくなる。
イオンや電子の数は時亥Utoから時刻ちまでの時間、
すなわちスイッチ回路4が閉成している時間T,が長く
なればなるほど少なくなる。このようにイオンや電子が
希薄になった放電灯3にパルス電圧Vpが印加されると
、そのとき残存した電子は加速され、放電灯3内に存在
する金属原子と衝突してこれを電離しプラズマを形成し
てゆく。このプラズマが成長しアーク放電を形成するた
めには、交流電源1からの電流供給が不可欠である。し
かるに、この点灯回路には安定器2を備えているため、
交流電源1から供艶脅される電流の立上りは極めて穣漠
である。したがって電流が増加してゆくためには電流が
あるレベルに達するまでは、前述のパルス電圧ypによ
って発生したイオンや電子が十分に残存する必要がある
。通常の点灯回路においては放電休止期間が存在しない
ため、半サイクルの放電々流が零になってまだイオンや
電子が消滅しないうちに次の半サイクルの放電が開始さ
れるうえ、電源電圧も十分高い電圧が与えられているた
めそのよな問題は生じない。ところで、ランプ電流11
の立上り時期において放亀灯内に十分なイオンや電子が
存在しない場合を考えると、放電灯内において再結合に
よって消滅するイオンや電子の数と、新たに供給される
イオンや電子の数の差によってはアーク放電への移行は
阻止され、グロー放電領域で安定したり、さらにはグロ
ー放電さえも維持できず放電停止へと進んだりする。こ
のような状態に致る原因としては、基本的には前述のよ
うにパルス電圧Vpが消滅し電源電圧Voのみが印加さ
れた状態において、ランプ電流11があるレベルまで増
加する有限な時間の間、十分な量のイオンと電子が存在
できないためであり、個々の外的要因としてはパルス電
圧ypのエネルギー量の不足、ランプ電流11の休止期
間が長いことによる残存イオンや電子の絶対量の不足、
金属蒸気圧が低いことによる発生イオンや電子の絶対量
の不足、電源電圧Voが低いことによる立上り電流の不
足など種々の要因が考えられる。このように第1図に示
す点灯装置において、放電不能やグロー放電領域での安
定放電が生ずる表面上の原因が、電源電圧Voの低下や
周囲温度の低下にある理由は、前述のようなパルス電圧
Vpの消滅後のエネルギー注入不足や金属蒸気圧の低下
にあることは明らかである。本発明は前述のような事情
に鑑み、電源電圧や周囲温度などの条件にあまり左右さ
れずに確実に再点弧され放電が維持されるような放電灯
点灯回路を得ようとするものである。
In other words, since the power supply voltage Vo is extremely close to the lamp voltage VI, the lamp current 11 must surely increase after re-ignition with the pulse voltage Vp, and in order to transition to a normal lighting state, Certain conditions are necessary. In a normal lighting circuit, sufficient power supply voltage is provided, so the lamp current will definitely increase after re-ignition, but depending on the power supply voltage being low or other external conditions, the lamp current will not increase and the lamp will reach the glow region. It may become stable or the discharge may stop. This phenomenon is not observed even in the circuit shown in Fig. 1, and in particular, the power supply voltage Vo is close to the lamp voltage VI, which is 50 to 70% compared to a normal lighting circuit.
Since only a voltage of 100 mL is applied, the situation is such that a state in which discharge is not possible or a glow discharge becomes stable is more likely to occur than in a normal case. The reason why such a phenomenon occurs can be considered as follows. That is, the ions and electrons, which are charged particles, existing in the discharge lamp 3 at the time when the lamp current 11 becomes zero, rapidly decrease due to recombination, and at the time L' when the pulse voltage yp is applied. It almost ceases to exist.
The number of ions and electrons is the time from time Uto to time Chi,
That is, the longer the time T during which the switch circuit 4 is closed, the shorter the time T becomes. When a pulse voltage Vp is applied to the discharge lamp 3 in which ions and electrons are diluted in this way, the remaining electrons are accelerated and collide with the metal atoms present in the discharge lamp 3, ionizing them. Forming plasma. In order for this plasma to grow and form an arc discharge, current supply from the AC power supply 1 is essential. However, since this lighting circuit is equipped with a ballast 2,
The rise of the current supplied from the AC power source 1 is extremely vague. Therefore, in order for the current to increase, enough ions and electrons generated by the pulse voltage yp need to remain until the current reaches a certain level. In normal lighting circuits, there is no discharge pause period, so the next half-cycle discharge starts before the half-cycle discharge current reaches zero and ions and electrons have not yet disappeared, and the power supply voltage is also sufficient. Since the high voltage is applied, such problems do not occur. By the way, the lamp current 11
Considering the case where there are not enough ions and electrons in the discharge lamp at the time of rise, the difference between the number of ions and electrons that disappear due to recombination in the discharge lamp and the number of newly supplied ions and electrons. Depending on the situation, the transition to arc discharge may be prevented and the discharge may become stable in the glow discharge region, or even glow discharge may not be maintained and the discharge may stop. Basically, the reason for this state is that, as mentioned above, in a state where the pulse voltage Vp disappears and only the power supply voltage Vo is applied, the lamp current 11 increases to a certain level for a finite period of time. , this is because a sufficient amount of ions and electrons cannot exist, and individual external factors include insufficient energy in the pulse voltage yp and insufficient absolute amount of remaining ions and electrons due to a long pause period of the lamp current 11. ,
Various factors can be considered, such as insufficient absolute amount of generated ions and electrons due to low metal vapor pressure, and insufficient rising current due to low power supply voltage Vo. In this way, in the lighting device shown in Fig. 1, the superficial reason why discharge is not possible or stable discharge occurs in the glow discharge region is due to a decrease in the power supply voltage Vo and a decrease in the ambient temperature. It is clear that this is due to insufficient energy injection and a drop in metal vapor pressure after the voltage Vp disappears. In view of the above-mentioned circumstances, the present invention aims to provide a discharge lamp lighting circuit that can reliably re-ignite and maintain discharge without being greatly influenced by conditions such as power supply voltage and ambient temperature. .

そこで、本発明においてはランプ電流が零となつてスイ
ッチ回路に電流が流れ、その短絡電流が遮断されたとき
発生するパルス電圧を、たゞその時点で放電灯内に残存
するイオンや電子にエネルギーを与えるだけでなく、そ
のエネルギーの一部を容量回路に蓄積し、前記パルス電
圧によって形成されたイオンや電子によって導電状態と
なった放電灯に前記容量回路に蓄えた電荷をパルス電流
として放出し、放電灯内に大量のイオンと電子を形成さ
せて過剰な誘導性を与えることにより電源から供給され
る電流が増加する時間を確保し、点灯を確実ならしめる
ものである。
Therefore, in the present invention, when the lamp current becomes zero and a current flows through the switch circuit, the pulse voltage generated when the short circuit current is cut off is used to simply add energy to the ions and electrons remaining in the discharge lamp at that point. In addition to giving a certain amount of energy, part of that energy is stored in the capacitor circuit, and the charge stored in the capacitor circuit is released as a pulse current to the discharge lamp, which has become conductive due to the ions and electrons formed by the pulse voltage. By forming a large amount of ions and electrons in the discharge lamp to provide excessive inductivity, the lamp provides time for the current supplied from the power source to increase, thereby ensuring reliable lighting.

第3図、第4図は本発明による放電灯点灯装置の回路構
成と動作波形を示すもので、6は容量回路で例えばコン
デンサ51とインピーダンス52,53で構成され、l
pは容量回路5の放電になるパルス電流、Vdは過剰荷
電粒子の存在により生じた落ち込み電圧を示す。
3 and 4 show the circuit configuration and operating waveforms of the discharge lamp lighting device according to the present invention, where 6 is a capacitance circuit composed of, for example, a capacitor 51 and impedances 52 and 53;
p indicates a pulse current resulting in discharge of the capacitive circuit 5, and Vd indicates a drop voltage caused by the presence of excess charged particles.

なお、他の符号は第1図、第2図と同一であるので説明
は省略する。このような構成になる点灯回路においては
、時刻らでランプ電流11が零となり、スイッチ回路4
が閉成して短絡電流lsが流れ、時刻t,でスイッチ回
路4は開放されて短絡電流lsが遮断され、パルス電圧
Vpが得られる。こ・までは第1図の場合と全く同様で
ある。パルス電圧Vpは容量回路5をその波高値まで充
電する一方、第1図の場合と同様放電灯1は残存するイ
オンや電子にエネルギーを与えて加速し、金属原子との
衝突をうながしてこれを電離させプラズマを形成する。
こうして放電灯3が急速に導適すると、容量回路5に蓄
えられた電荷は直ちに放電灯3を通して放電し、このと
き蓄えられた電荷量に見合ったパルス電流mがランプ電
流11の一部として流れる。そして、このパルス電流l
pにほゞ比例するイオンと電子が放電灯3内には形成さ
れ、このとき放電灯3は極めて高い誘導性を示し、した
がってランプ電圧Vpは著しい低電圧、すなわち正規の
ランプ電圧Vpより低い落ち込み電圧Vdを示す。パル
ス電流lpによって過剰に形成されたイオンや電子は、
間もなく再結合により消滅するが、この間に安定器2を
介して交流電源1から供V給される電流が増加し正常な
アーク放電へと移行して正規のランプ電流11が流れる
ようになる。そして、それに伴ってランプ電圧VIも正
規の電圧へと復帰する。正常なランプ電流11の1サイ
クルが終了し、電流が零になると次のサイクルが繰返さ
れる。第4図において現われる落ち込み電圧Vdはパル
ス電流lpによって放電灯3内に過剰荷電粒子が発生し
過剰な導電性が得られた証拠であり、この過剰な導電性
が、ランプ電流に休止期間が存在し、その休止期間終了
後にパルス電圧を印加して放電灯を再点弧する方式の放
電灯点灯装置においては確実な点灯を可能にする上で重
要な役割を果している。すなわち、第3図における容量
回路5は、スイッチ回路4が開放される放電灯3の再点
弧動作時は、少なくとも一時的に放電灯3の導電性を過
剰に高めるに十分なパルス電流を供給し得る機能を備え
ていることが必要であり、そのためにこの容量回路5に
は、放電灯3内に過剰荷電粒子を一時的に形成し得るパ
ルス電流を供給するに足る電荷量を短絡電流lsが遮断
したとき発生するパルス電圧によって蓄積する容量が確
保されなくてはならない。第5図は本発明になる回路構
成を放電灯として蟹光ランプを使用した場合に適用した
ものである。
Note that the other symbols are the same as those in FIGS. 1 and 2, so the explanation will be omitted. In the lighting circuit having such a configuration, the lamp current 11 becomes zero at a certain time, and the switch circuit 4
is closed and a short circuit current ls flows, and at time t, the switch circuit 4 is opened to cut off the short circuit current ls and a pulse voltage Vp is obtained. Everything up to this point is exactly the same as in the case of FIG. The pulse voltage Vp charges the capacitor circuit 5 to its peak value, while the discharge lamp 1 gives energy to the remaining ions and electrons, accelerates them, and causes them to collide with metal atoms, as in the case of Fig. 1. Ionizes to form plasma.
When the discharge lamp 3 is rapidly turned on in this way, the charge stored in the capacitive circuit 5 is immediately discharged through the discharge lamp 3, and at this time, a pulse current m corresponding to the amount of stored charge flows as part of the lamp current 11. . And this pulse current l
Ions and electrons approximately proportional to p are formed in the discharge lamp 3, and at this time the discharge lamp 3 exhibits extremely high inductivity, and therefore the lamp voltage Vp is a significantly low voltage, that is, a drop lower than the normal lamp voltage Vp. Indicates voltage Vd. Ions and electrons formed excessively by the pulse current lp are
It soon disappears due to recombination, but during this time, the current supplied from the AC power source 1 via the ballast 2 increases, transitioning to normal arc discharge, and the normal lamp current 11 begins to flow. Accordingly, the lamp voltage VI also returns to the normal voltage. When one cycle of normal lamp current 11 is completed and the current becomes zero, the next cycle is repeated. The drop voltage Vd appearing in FIG. 4 is evidence that excessive charged particles are generated in the discharge lamp 3 by the pulse current lp and excessive conductivity is obtained. However, in a discharge lamp lighting device that relights the discharge lamp by applying a pulse voltage after the end of the rest period, it plays an important role in ensuring reliable lighting. That is, the capacitor circuit 5 in FIG. 3 supplies sufficient pulse current to excessively increase the conductivity of the discharge lamp 3 at least temporarily during the re-ignition operation of the discharge lamp 3 when the switch circuit 4 is opened. To this end, the capacitive circuit 5 must have a short-circuit current ls that is sufficient to supply a pulse current that can temporarily form excessive charged particles in the discharge lamp 3. The storage capacity must be secured by the pulse voltage generated when the circuit is cut off. FIG. 5 shows the circuit configuration according to the present invention applied to a case where a crab light lamp is used as a discharge lamp.

図において、1は交流電源、21は安定器として用いた
チョークコイル、31は放電灯として使用した蟹光ラン
プ、4はスイッチ回路、51は容量回路としてのコンデ
ンサ、6は子熱回路、7は整流回路である。スイッチ回
路4は例えば、直列接続されたサィリス夕41とトラン
ジスタ42と、トランジスタ42のベース・ェミッタ間
に接続されたトリガ用サィリスタ43を備えた回路で構
成する。抵抗44,45はそれぞれサィリスタ41とト
ランジスタ42のトリガ回路を構成し、抵抗46は電圧
検出用のインピーダンスとしてトランジスタ42と直列
に接続され、トリガ用サィリスタ43にトリガ電圧を供
給する。抵抗46と直列でトリガ用サィリスタ43と並
列に接続されたダイオード47は、トリガ用サイリスタ
43のオン電圧を補償し、トランジスタ42がトリガ用
サィリスタ43のオン電圧で導逸することを防止するも
のである。このスイッチ回路4の動作を蟹光ランプ31
の動作に合わせて第6図に用いて説明する。すなわち、
定常点灯状態においては、ランプ電流1 1が零になっ
た時刻比。
In the figure, 1 is an AC power supply, 21 is a choke coil used as a ballast, 31 is a crab light lamp used as a discharge lamp, 4 is a switch circuit, 51 is a capacitor as a capacitance circuit, 6 is a child heating circuit, and 7 is a It is a rectifier circuit. The switch circuit 4 includes, for example, a thyristor 41 and a transistor 42 connected in series, and a trigger thyristor 43 connected between the base and emitter of the transistor 42. Resistors 44 and 45 constitute a trigger circuit of thyristor 41 and transistor 42, respectively, and resistor 46 is connected in series with transistor 42 as an impedance for voltage detection, and supplies a trigger voltage to trigger thyristor 43. A diode 47 connected in series with the resistor 46 and in parallel with the trigger thyristor 43 compensates for the on-voltage of the trigger thyristor 43 and prevents the transistor 42 from discharging due to the on-voltage of the trigger thyristor 43. be. The operation of this switch circuit 4 is controlled by the crab light lamp 31.
The operation will be explained using FIG. 6. That is,
In the steady lighting state, the time ratio at which the lamp current 1 becomes zero.

で、スイッチ回路4に印加される電圧は一旦零となる。
そして、この時刻らを境にしてランプ電圧VIから電源
電圧Voへと切替わる。したがってこの時毅肘。でスイ
ッチ回路4の動作モードは新たにリセツトされたことに
なる。電源電圧Voがスイッチ回路4に印加されると、
サイリスタ41とトランジスタ42はそれぞれ抵抗44
,45からのトリガ電流により時刻らの直後にターンオ
ンする。その結果、サイリスタ41、トランジスタ42
、ダイオード47、抵抗46を通ってチョークコイル2
1に徐々に増加する短絡電流lsが流れる。その電流が
所定値になり、抵抗46の端子電圧が一定値まで上昇す
ると、トランジスタ42のベース電圧がトリガ用サィリ
スタ43のブレークオーバ電圧に達し、トリガ用サイリ
スタ43がターンオンする。このため、トランジスタ4
2は時刻t,でターンオフし、続いてサィリスタ41も
そのゲートから抵抗45へ流れる電流でターンオフする
。このとき、チョークコイル21に発生するパルス電圧
ypは、コンデンサ51をその波高値まで充電すると同
時に蟹光ランプ31の両端に印加される。そして蟹光ラ
ンプ31に残存するイオンや電子にエネルギーを与えて
さらにイオンや電子を増加させることによって蟹光ラン
プ31の導電性を回復させる。姿光ランプ31に導電性
が与えられると、コンデンサ51に充電された電荷が放
離され、この放電電流はパルス電流lpとして現れる。
その結果、蟹光ランプ31内には一時的に過剰なイオン
や電子が存在し、ランプ電圧VIの低下を発生させる。
この落ち込み電圧Vdの、正常なランプ電圧VIからの
落ち込みの深さは過剰なイオンや電子の量にほ)、比例
する。この過剰なイオンや電子は時間が経過すると再結
合等によって消滅してゆくが、この間にチョークコイル
21を介して流れる電流が増加し正規のランプ電流11
を形成する。過剰なイオンや電子は、このランプ電流1
1の立上りを確実にする上で必要である。なぜなら、過
剰なイオンや電子が存在せず、姿光ランプ31の導電性
が極めて低く、蟹光ランプ31の電極から電流として放
出される熱電子の数が少ない間に、篭流が増加できる条
件が整わないと姿光ランプ31の導電性が失なわれる可
能性が大きいためである。電流が正規な値として得られ
るようになるとランプ電圧VIも正常に戻り、正常な点
灯が維持される。この間、スイッチ回路4にはランプ電
圧VIが印加されるが、トリガ用サイリスタ43はオン
状態を維持し、抵抗44,45を通して電流が流れるが
、このスイッチ回路4での損失は抵抗44として十分大
きな値を選ぶことができるので、小さな値とすることが
可能である。なお、子熱回路6は蟹光ランプ31を用い
る場合に必要な周知技術で、交流電源1を印加した始動
の段階においてフィラメントに子熱電流を流す回路であ
る。
Then, the voltage applied to the switch circuit 4 becomes zero once.
Then, at this time, the lamp voltage VI is switched to the power supply voltage Vo. Therefore, at this time, Tsuyoshiji. This means that the operation mode of the switch circuit 4 has been newly reset. When the power supply voltage Vo is applied to the switch circuit 4,
The thyristor 41 and the transistor 42 each have a resistor 44
, 45 turns on immediately after the time. As a result, the thyristor 41, the transistor 42
, the choke coil 2 through the diode 47 and the resistor 46.
A short circuit current ls flows which gradually increases to 1. When the current reaches a predetermined value and the terminal voltage of the resistor 46 rises to a certain value, the base voltage of the transistor 42 reaches the breakover voltage of the trigger thyristor 43, and the trigger thyristor 43 is turned on. Therefore, transistor 4
2 is turned off at time t, and subsequently the thyristor 41 is also turned off by the current flowing from its gate to the resistor 45. At this time, the pulse voltage yp generated in the choke coil 21 is applied to both ends of the crab light lamp 31 at the same time as the capacitor 51 is charged to its peak value. Then, energy is given to the ions and electrons remaining in the crab light lamp 31 to further increase the number of ions and electrons, thereby restoring the conductivity of the crab light lamp 31. When conductivity is imparted to the full-length lamp 31, the charge charged in the capacitor 51 is released, and this discharge current appears as a pulse current lp.
As a result, excessive ions and electrons temporarily exist within the crab light lamp 31, causing a decrease in the lamp voltage VI.
The depth of this drop in voltage Vd from the normal lamp voltage VI is proportional to the amount of excess ions and electrons. These excess ions and electrons disappear due to recombination etc. as time passes, but during this time the current flowing through the choke coil 21 increases and the normal lamp current 11 increases.
form. Excess ions and electrons are removed by this lamp current 1
This is necessary to ensure the rise of 1. This is because there are no excessive ions or electrons, the conductivity of the full-body light lamp 31 is extremely low, and the number of thermoelectrons emitted as a current from the electrodes of the crab light lamp 31 is small, a condition in which the cage current can increase. This is because there is a high possibility that the conductivity of the full-length light lamp 31 will be lost if this is not done. When the current reaches a normal value, the lamp voltage VI also returns to normal, and normal lighting is maintained. During this time, the lamp voltage VI is applied to the switch circuit 4, but the trigger thyristor 43 remains on, and current flows through the resistors 44 and 45, but the loss in the switch circuit 4 is large enough for the resistor 44. Since the value can be selected, it is possible to set it to a small value. Note that the heating circuit 6 is a well-known technique necessary when using the crab light lamp 31, and is a circuit that causes a heating current to flow through the filament at the starting stage when the AC power source 1 is applied.

この回路の動作は、予熱用サィリスタ61を一定期間だ
けターンオンさせる子熱制御回路62で制御し、スイッ
チ回路4におけるサィリス夕41を介して予熱電流を流
すもので、スイッチ回路4によるパルス電圧Vpの発生
とは並行して動作させることができる。ところで、第3
図に示すような基本回路において放電灯を点灯させた場
合、一般的には動作条件による点灯動作に確実性、点灯
寿命に対するパルス鷲圧Vpの影響などが予見されると
ころである。
The operation of this circuit is controlled by a preheating control circuit 62 that turns on a preheating thyristor 61 for a certain period of time, and causes a preheating current to flow through the thyristor 41 in the switch circuit 4. It can be operated in parallel with generation. By the way, the third
When a discharge lamp is lit using the basic circuit shown in the figure, it is generally predicted that the reliability of the lighting operation and the influence of the pulse eagle pressure Vp on the lighting life depend on the operating conditions.

そこで本発明者は第5図に示す蟹光ランプを使用した点
灯装置を用いて、容量回路の回路条件や電源電圧などを
パラメータとして実験を行ない、本発明の前提となる放
電灯点灯装置においてはパルス電圧よりもパルス電流が
実質的に特性に影響することを明らかにした。第7図は
蟹光ランプ31の定格電流leに対するタパルス電流l
pのピーク値の比(以後ピーク値比と呼ぶ)と、総光ラ
ンプ31の点灯確率の関係を示したものである。
Therefore, the present inventor conducted experiments using the lighting device using the crab light lamp shown in FIG. It was revealed that the pulse current affects the characteristics more substantially than the pulse voltage. Figure 7 shows the tapal current l versus the rated current le of the crab light lamp 31.
It shows the relationship between the ratio of peak values of p (hereinafter referred to as peak value ratio) and the lighting probability of the total light lamp 31.

すなわち、入力電力を一定としてパルス電流lpのピー
ク値を変化させた場合、ピーク値が低い範囲では点灯動
作が確実には行われ0ず、後光ランプ31の点灯確率が
低下することがわかる。図から明らかなように、ピーク
値比で1.3音程度を下廻るようでは実用上問題が生ず
る可能性がある。この理由は、電流が不足することによ
るイオンや鰭子の不足であることは明らかで夕ある。な
お、実験に用いた蟹光ランプ31は40ワットで、定格
電流は0.43弘、このときピーク値比で1.8倍のパ
ルス電流を得たコンデンサは330岬fである。このコ
ンデンサ51は、チョークコイル21との間で電源周波
数を固有振動数とす0るLC共振回路を構成し、コンデ
ンサ両端に発生する共振電圧を蟹光ランプ31に加える
、いわゆる共振形点灯回路とは本質的に異っていること
がこれまでの動作説明で明らかになっていると思うが、
実際の動作波形におけるパルス電圧やパルス電流の中は
数10山s程度と極めて小さく一般の共振回路動作とは
異っている。第8図は蟹光ランプ31の管端部の黒化発
生率を示すものである。
That is, it can be seen that when the peak value of the pulse current lp is changed while keeping the input power constant, the lighting operation is not performed reliably in a range where the peak value is low, and the probability of lighting the backlight lamp 31 decreases. As is clear from the figure, if the peak value ratio falls below about 1.3 tones, problems may arise in practice. The reason for this is clearly a lack of ions and fins due to a lack of current. The crab light lamp 31 used in the experiment was 40 watts and had a rated current of 0.43 hiro, and the capacitor that obtained a pulse current of 1.8 times the peak value ratio was 330 mf. This capacitor 51 constitutes an LC resonant circuit with the power supply frequency as its natural frequency with the choke coil 21, and applies the resonant voltage generated across the capacitor to the crab light lamp 31, which is a so-called resonant lighting circuit. I think it has become clear from the explanation of the operation so far that they are essentially different,
The pulse voltage and pulse current in the actual operating waveform are extremely small, on the order of several tens of seconds, and are different from general resonance circuit operation. FIG. 8 shows the incidence of blackening at the tube end of the crab light lamp 31.

一般に蟹光ランプの電極は金属酸化物を用いた熱陰極で
あり、イオン衝撃等により金属酸化物が飛散すると蟹光
ランプ中に封入されている水銀と反応し管壁に付着し黒
色乃至黄色の汚れを生じ、この汚れを一般に黒化と呼ん
でいる。この黒化は前述のような原因によるため黒化の
発生は寿命とほゞ比例関係にあることが知られている。
図によれば、ピーク値比で約3.牙音を越えるパルス電
流lpが流れると極端に黒化発生率が高くなることがわ
かる。これは、過剰イオンが大量に発生し、蟹光ランプ
31の導電性が良好になる結果、電極温度が上昇しない
うちに大きな電流が流れ、本釆熱陰極放電であるべき動
作条件があたかも冷陰極放電のように動作するため、酸
化水銀が形成されて管騰に付着し、黄色の汚れが発生す
るものである。このように、放電々流に休止期間が生じ
、休止期間後放電灯を再点弧するためにパルス電圧を印
如することによって点灯を維持する方式の点灯装置にお
いては、一度消滅した放電灯の導電性を回復するために
パルス電流を流すと効果があることがわかる。さらに、
そのパルス電流は動作の確実性を確保する意味で下限を
定め、寿命を補償する必要から上限を規制すれば実用上
好ましい。そして、明らかに熱陰極を用いる放電灯にお
いては、同様な特性が期待される。また、本実施例では
コンデンサの電荷を直接放電灯に放電しているため、パ
ルス電流のピーク値とコンデンサ容量はほゞ比例関係を
有するが、コンデンサ容量が大きくピーク値が大きすぎ
る場合は適当なインピーダンスを挿入してピーク値を下
げることも可能である。第9図は第5図の回路において
コンデンサ5日と直列に抵抗を挿入した場合のパルス電
流ピーク値の変化を示す。このように、コンデンサ51
と直列あるいは並列に適当なインピーダンスを挿入する
ことによって、ピーク値比を適切な値に選ぶことが可能
である。以上詳細に説明したように、本発明は放電灯と
並列に放電灯の各半サイクルの放電終了後の一定期間閉
成するスイッチ回路を備えた点灯装置において、放電灯
と並列に容量回路を設け、この容量回路には、スイッチ
回路が開牧されたとき発生するパルス電圧を引加する放
電灯の再点孤動作時に、該パルス電圧で充電された前記
容量回路の電荷を、その再点弧動作によって生じた放電
灯の導電性を利用して直ちに放電し、パルス電流で放電
灯の導電性を一時的に過剰に増大させ得る機能をもたせ
たものである。
Generally, the electrodes of crab light lamps are hot cathodes made of metal oxides, and when the metal oxides are scattered due to ion bombardment, they react with the mercury sealed in the crab light lamps and adhere to the tube wall, producing a black to yellow color. This stain is generally called blackening. This darkening is due to the causes mentioned above, and it is known that the occurrence of darkening is approximately proportional to the lifespan.
According to the figure, the peak value ratio is about 3. It can be seen that when a pulse current lp that exceeds the fan level flows, the incidence of blackening becomes extremely high. This is because a large amount of excess ions are generated and the conductivity of the crab light lamp 31 becomes good, so that a large current flows before the electrode temperature rises, and the operating conditions for hot cathode discharge change as if they were cold cathode lamps. Because it operates like an electric discharge, mercury oxide is formed and adheres to the tube tube, creating a yellow stain. In this way, in a lighting device that maintains lighting by applying a pulse voltage to re-ignite the discharge lamp after a period of rest occurs in the discharge current, the discharge lamp remains lit after it has been extinguished. It can be seen that applying a pulsed current to restore conductivity is effective. moreover,
It is practically preferable to set a lower limit for the pulse current to ensure reliability of operation, and to set an upper limit to ensure longevity. Obviously, similar characteristics are expected for discharge lamps using hot cathodes. In addition, in this example, since the charge in the capacitor is directly discharged into the discharge lamp, there is a nearly proportional relationship between the peak value of the pulse current and the capacitor capacity, but if the capacitor capacity is large and the peak value is too large, an appropriate It is also possible to lower the peak value by inserting impedance. FIG. 9 shows the change in the pulse current peak value when a resistor is inserted in series with the capacitor 5 in the circuit of FIG. In this way, the capacitor 51
By inserting an appropriate impedance in series or parallel with the peak value ratio, it is possible to select an appropriate value for the peak value ratio. As explained in detail above, the present invention provides a lighting device including a switch circuit in parallel with a discharge lamp that is closed for a certain period of time after the discharge of each half cycle of the discharge lamp is completed, and a capacitor circuit is provided in parallel with the discharge lamp. When the discharge lamp is re-ignited by applying a pulse voltage generated when the switch circuit is opened to this capacitor circuit, the charge of the capacitor circuit charged with the pulse voltage is used to re-ignite the discharge lamp. It has the function of immediately discharging using the conductivity of the discharge lamp generated by operation, and temporarily increasing the conductivity of the discharge lamp excessively with a pulsed current.

したがって、各半サイクル毎に放電々流に休止期間を生
じ、放電灯内荷電粒子が大中に減少した状態で再点弧す
る必要のある点灯装置においても、この容量回路に一時
的に蓄えられた電荷によるパルス電流によって過剰な荷
電粒子が発生し、放電灯の導電性が過剰に高められる結
果、電源からの電流が立上るに十分な時間放電灯の導亀
性を確保でき、安定した点灯動作を維持できる効果があ
る。なお、このパルス電流による放電灯の過剰な導電性
確保は、電源電圧の低下や周囲温度の低下など放電灯点
灯時の悪条件を比較的容易に補正する効果があり、実用
上極めて有益である。
Therefore, even in a lighting device in which there is a rest period in the discharge current every half cycle, and the charged particles in the discharge lamp need to be re-ignited in a state where they have significantly decreased, they are temporarily stored in this capacitive circuit. Excessive charged particles are generated by the pulsed current caused by the accumulated charge, and the conductivity of the discharge lamp is increased excessively.As a result, the conductivity of the discharge lamp can be ensured for a sufficient period of time for the current from the power supply to rise, resulting in stable lighting. It has the effect of maintaining movement. In addition, ensuring excessive conductivity in the discharge lamp using this pulsed current has the effect of relatively easily correcting adverse conditions when lighting the discharge lamp, such as a drop in power supply voltage or a drop in ambient temperature, and is extremely useful in practice. .

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

第1図は本発明の前提となる放電灯点灯装置の回略図、
第2図はその点灯状態を示す波形図、第3図は本発明の
基本回路図、第4図はその点灯状態を示す波形図、第5
図は具体的実施例を示す回路図、第6図はその点灯状態
を示す波形図、第7図は第5図に示す実施例の点灯確率
とパルス電流の関係を示す特性図、第8図は同じく黒化
発生率とパルス電流の関係を示す特性図、第9図はパル
ス電流と直列抵抗の関係を示す特性図である。 図中に示す、1は交流電源、2は安定器、3は放電灯、
4はスイッチ回路、5は容量回路、6は子熱回路、Vo
は電源電圧、Vpはパルス電圧、VIはランプ電圧、V
dは蕗込み電圧、11はランプ電流、lsは短絡電流、
lpはパルス電流である。ガ′図外2図 サ3図 オ4図 オ5図 オ5図 ゲ7図 オ8図 オヲ図
FIG. 1 is a schematic diagram of a discharge lamp lighting device which is the premise of the present invention.
Fig. 2 is a waveform diagram showing the lighting state, Fig. 3 is a basic circuit diagram of the present invention, Fig. 4 is a waveform diagram showing the lighting state, and Fig. 5 is a waveform diagram showing the lighting state.
Figure 6 is a circuit diagram showing a specific example, Figure 6 is a waveform diagram showing its lighting state, Figure 7 is a characteristic diagram showing the relationship between lighting probability and pulse current of the example shown in Figure 5, and Figure 8. Similarly, FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the blackening incidence rate and the pulse current, and FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the pulse current and the series resistance. As shown in the figure, 1 is an AC power supply, 2 is a ballast, 3 is a discharge lamp,
4 is a switch circuit, 5 is a capacitor circuit, 6 is a child heat circuit, Vo
is the power supply voltage, Vp is the pulse voltage, VI is the lamp voltage, V
d is the fill-in voltage, 11 is the lamp current, ls is the short circuit current,
lp is a pulse current. GA'Outside the figure 2 figure 3 figure 4 figure 5 figure 5 figure 7 figure 7 figure 8 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 交流電源に誘導性の安定器を介して直列に接続され
た放電灯と、該放電灯とそれぞれ並列に接続された容量
回路および放電灯の各半サイクルの放電終了後のある期
間閉成スイツチ回路とからなり、前記容量回路は、スイ
ツチ回路が開放される放電灯の再点弧動作時に少なくと
も一時的に放電灯の導電性を過剰に高めるに十分なパル
ス電流を供給し得る機能を備えていることを特徴とする
放電灯点灯装置。 2 前記放電灯として螢光ランプを用い、前記スイツチ
回路と並列に螢光ランプの始動時のみ動作する予熱回路
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
放電灯点灯装置。 3 前記パルス電流は、そのピーク値を螢光ランプの定
格電流に比較して約1.5倍乃至3.5倍に選んだこと
を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の放電灯点灯装
置。
[Claims] 1. A discharge lamp connected in series to an AC power source via an inductive ballast, a capacitor circuit connected in parallel with the discharge lamp, and after each half cycle of discharge of the discharge lamp ends. a switch circuit that is closed for a period of time, said capacitive circuit providing a pulsed current sufficient to at least temporarily increase the electrical conductivity of the discharge lamp during a restriking operation of the discharge lamp when the switch circuit is opened. A discharge lamp lighting device characterized by having a function that allows 2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a fluorescent lamp is used as the discharge lamp, and a preheating circuit that operates only when the fluorescent lamp is started is provided in parallel with the switch circuit. 3. The discharge lamp lighting according to claim 2, wherein the peak value of the pulse current is selected to be approximately 1.5 to 3.5 times as large as the rated current of the fluorescent lamp. Device.
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