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JPS6337955B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS6337955B2
JPS6337955B2 JP15138881A JP15138881A JPS6337955B2 JP S6337955 B2 JPS6337955 B2 JP S6337955B2 JP 15138881 A JP15138881 A JP 15138881A JP 15138881 A JP15138881 A JP 15138881A JP S6337955 B2 JPS6337955 B2 JP S6337955B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
fluorescent lamp
operating point
curve
light bulb
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP15138881A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5853192A (en
Inventor
Hidenori Ito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP15138881A priority Critical patent/JPS5853192A/en
Publication of JPS5853192A publication Critical patent/JPS5853192A/en
Publication of JPS6337955B2 publication Critical patent/JPS6337955B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電球をけい光ランプの安定器として利
用する放電灯点灯装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a discharge lamp lighting device that uses a light bulb as a ballast for a fluorescent lamp.

近年けい光ランプに電球を抵抗バラストとして
使用したものがある。その反面、放電灯は演色性
が劣るという欠点がある。そこで近年よりけい光
ランプに電球を抵抗バラストとして使用し、けい
光ランプの演色性の悪さを電球の高演色性により
改善しようとするものがある。
In recent years, some fluorescent lamps have used light bulbs as resistive ballasts. On the other hand, discharge lamps have the disadvantage of poor color rendering. Therefore, in recent years, attempts have been made to use light bulbs as resistance ballasts in fluorescent lamps to improve the poor color rendering properties of fluorescent lamps by improving the color rendering properties of light bulbs.

しかし、従来使用されていた抵抗バラストとし
ての電球は市販の白熱電球であり、放電灯の安定
器としての特性を考慮して設計されていなかつ
た。そのため、この電球はけい光ランプの放電を
充分に安定させていたとはいえなかつた。たとえ
ば、寒冷地など低温雰囲気や電源電圧低下などの
理由から生ずる管電圧の上昇によるランプの立消
えを起こすという欠点を生じていた。
However, the light bulbs used as resistance ballasts in the past were commercially available incandescent light bulbs, and were not designed with the characteristics of discharge lamps as ballasts in mind. Therefore, it could not be said that this light bulb sufficiently stabilized the discharge of a fluorescent lamp. For example, there has been a drawback that the lamp may go out due to an increase in tube voltage caused by a low-temperature atmosphere such as in a cold region or a drop in power supply voltage.

そこで、本発明はけい光ランプの抵抗バラスト
としての電球の特性を規制することにより、上記
の変動に対してけい光ランプの放電が安定した点
灯装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a lighting device in which the discharge of a fluorescent lamp is stabilized against the above fluctuations by regulating the characteristics of a light bulb as a resistance ballast of the fluorescent lamp.

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

このものは、交流電源1に電球2とけい光ラン
プ3が直列に接続されている。電球2は抵抗バラ
ストとして働き、けい光ランプ3の安定点灯をも
たらしている。尚、けい光ランプ3には始動装置
として点灯管4が並列に接続されている。
In this device, a light bulb 2 and a fluorescent lamp 3 are connected in series to an AC power source 1. The light bulb 2 functions as a resistance ballast and provides stable lighting of the fluorescent lamp 3. Incidentally, a lighting tube 4 is connected in parallel to the fluorescent lamp 3 as a starting device.

ここで電球2はその抵抗値をR〔Ω〕、電球2及
びけい光ランプ3を流れる電流値をIe〔A〕とす
ると、 R=kIn e n≧0.85(k:比例定数)…(a) を満たす特性を有し、さらに電流値Ie〔A〕はけ
い光ランプ3を短絡し、交流電源1に直接電球2
を接続したときの短絡電流値をIsh〔A〕とすると 0<Ie<Ish…(b) を満たしている。
Here, the resistance value of the light bulb 2 is R [Ω], and the current value flowing through the light bulb 2 and the fluorescent lamp 3 is Ie [A], then R=kI n e n ≧ 0.85 (k: constant of proportionality)...(a ), and furthermore, the current value Ie [A] short-circuits the fluorescent lamp 3 and connects the lamp 2 directly to the AC power supply 1.
If the short-circuit current value when connected is Ish [A], then 0<Ie<Ish...(b) is satisfied.

以下に、上記式(a)、式(b)について説明する。一
般に放電灯自体は電流Ieが増加すると、管電圧
Veが逆に減少するといういわゆる負特性を示す。
これを、 Ve=f(Ie)…(c) とおき、第2図の曲線イで示す。
The above formulas (a) and (b) will be explained below. Generally speaking, in a discharge lamp itself, when the current Ie increases, the tube voltage increases.
It exhibits a so-called negative characteristic in which Ve decreases.
This is expressed as Ve=f(Ie)...(c) and is shown by curve A in Figure 2.

また、第1図に示すけい光ランプ点灯装置では
抵抗バラストである電球2での電圧降下RIeとけ
い光ランプ3の両端の電圧Veとの合計が電源電
圧Vs〔V〕に等しいから Vs=RIe+Ve…(d) が成立する。式(d)で電球2の抵抗値R〔Ω〕は電
流の関数であり、白熱電球の場合一般に次の近似
式で示される。
In addition, in the fluorescent lamp lighting device shown in FIG. 1, the sum of the voltage drop RIe at the light bulb 2, which is a resistance ballast, and the voltage Ve across the fluorescent lamp 3 is equal to the power supply voltage Vs [V], so Vs=RIe+Ve... (d) holds true. In equation (d), the resistance value R [Ω] of the light bulb 2 is a function of current, and in the case of an incandescent light bulb, it is generally expressed by the following approximate equation.

R≒k(Ie)n(k:正の比例定数)…(e) 式(e)を式(d)に代入して Ve=−k(Ie)n+1+Vs…(f) となり、この式(f)は第2図において一般に曲線ロ
で示される。
R≒k(Ie) n (k: positive proportionality constant)...(e) Substituting equation (e) into equation (d), we get Ve=-k(Ie) n+1 +Vs...(f), and this Equation (f) is generally indicated by curve B in FIG.

第1図のけい光ランプ点灯装置は式(c)及び式(f)
を同時に満足しなければならない。放電灯の動作
点は第2図において曲線イと曲線ロの交点A,B
で表わされる。
The fluorescent lamp lighting device in Figure 1 is based on formulas (c) and (f).
must be satisfied at the same time. The operating point of the discharge lamp is the intersection point A and B of curve A and curve B in Figure 2.
It is expressed as

ところで一般に陽光柱の安定動作点は放電灯が
負特性を有しているから次式を満足する必要があ
る。すなわち、 Ie≧IshのときdIe/dt<0…(g) Ie<IshのときdIe/dt>0…(h) である。
By the way, since discharge lamps generally have negative characteristics, the stable operating point of the positive column must satisfy the following equation. That is, when Ie≧Ish, dIe/dt<0...(g) When Ie<Ish, dIe/dt>0...(h).

また、第2図において曲線イを境にして斜線部
分がdIe/dt>0の領域であり、その他はdIe/dt
<0の領域である。したがつて放電灯の放電安定
動作点はB点である。
In addition, in Fig. 2, the shaded area with curve A as the border is the area where dIe/dt > 0, and the rest is the area where dIe/dt
<0 region. Therefore, the stable discharge operating point of the discharge lamp is point B.

なぜならば、仮にA点に放電動作点があつたと
する。放電動作点がA点からずれて曲線ロ上を動
いたとする。このときIeが増加して動作点が斜線
部の領域に入つたとすると、この領域はdIe/dt
>0であるため、電流が増加する方向へ放電動作
点がさらに曲線ロ上を移動し、放電動作点はA点
にもどらない。逆にIeが減少して放電動作点がA
点からずれて斜線のはいつていない領域に入つた
とすると、この領域はdIe/dt<0であるため電
流は減少する方向へ放電動作点がさらに曲線ロ上
を移動する。このときIeが減少しつづけ放電灯は
立ち消えを起こしてしまう。したがつてA点は放
電安定動作点ではない。
This is because, suppose the discharge operating point is at point A. Suppose that the discharge operating point deviates from point A and moves on curve B. At this time, if Ie increases and the operating point enters the shaded area, this area is dIe/dt
>0, the discharge operating point further moves on curve B in the direction of increasing current, and the discharge operating point does not return to point A. Conversely, Ie decreases and the discharge operating point becomes A.
If the discharge operation point deviates from the point and enters the shaded area, since dIe/dt<0 in this area, the discharge operating point moves further on the curve B in the direction in which the current decreases. At this time, Ie continues to decrease and the discharge lamp goes out. Therefore, point A is not a stable discharge operating point.

次にB点について考えてみる。Ieが増加し放電
動作点が斜線のはいつていない領域に移動したと
すると、この領域ではdIe/dt<0だからIeは減
少して放電動作点はB点に戻ろうとする。逆にIe
が減少して放電動作点がB点から曲線ロ上を斜線
部の領域に移動したとする。この領域ではdIe/
dt>0であるからIeは増加し、放電動作点は曲線
ロ上をB点にもどろうとする。したがつてB点は
放電安定動作点である。
Next, let's consider point B. If Ie increases and the discharge operating point moves to a region not shaded, Ie will decrease and the discharge operating point will return to point B because dIe/dt<0 in this region. On the contrary, Ie
Assume that the discharge operating point moves from point B to the shaded area on curve B as a result of decrease in the discharge operating point. In this region, dIe/
Since dt>0, Ie increases and the discharge operating point attempts to return to point B on curve B. Therefore, point B is the stable discharge operating point.

以上のように放電安定動作点はB点であるが、
曲線イとの共有点C点を唯一つ有する曲線ハのよ
うな場合は電流Ieがつねに減少する方向に放電動
作点が移動するのでC点は安定動作点とはなり得
ない。
As mentioned above, the stable discharge operating point is point B, but
In a case like curve C which has only one common point C with curve A, the discharge operating point always moves in the direction in which the current Ie decreases, so point C cannot be a stable operating point.

以上のように放電灯が放電安定動作点を得るた
めには曲線イと曲線ロが2交点を有する必要があ
る。そのためには曲線イによつて決まるdIe/dt
>0の領域を拡大するか電球特性を表わす曲線ロ
の曲率を大きくする必要がある。ここで曲線イは
放電灯の特性によつて決まるが、放電灯は効率の
面から設計されるためその特性も自然と決定され
てしまう。したがつて曲線ロの曲率を大きくする
ことにより放電安定動作点を得るようにしなけれ
ばならない。しかるに曲線ロの曲率を決定するの
は式(f)において次数nである。nの値を小さくす
ると曲率も小さくなり例えばnを小さくしすぎる
と第2図における曲線ハの状態になり放電安定動
作点が存在しなくなる。したがつてnの値をある
一定値以上にしなければならない。
As described above, in order for the discharge lamp to obtain a stable discharge operating point, curves A and B need to have two intersections. For that purpose, dIe/dt determined by curve A
It is necessary to expand the region >0 or increase the curvature of curve B representing the bulb characteristics. Here, curve A is determined by the characteristics of the discharge lamp, but since discharge lamps are designed from the standpoint of efficiency, their characteristics are also determined naturally. Therefore, it is necessary to obtain a stable discharge operating point by increasing the curvature of curve B. However, it is the order n in equation (f) that determines the curvature of curve B. When the value of n is decreased, the curvature is also decreased. For example, when n is decreased too much, the state of curve C in FIG. 2 is reached, and there is no stable discharge operating point. Therefore, the value of n must be set to a certain value or more.

一方、電源電圧の変動に対する放電安定動作点
の変動を図示したのが第3図である。この中で曲
線イは放電特性を示す式(c)を図示したものであり
曲線ニ,ホはそれぞれ式(f)において次数nの値が
異なる曲線を意味し、Vs=100%のとき放電安定
動作点を一致させた曲線である。ここで電源電圧
Vsが±10%変動したとき、放電安定動作点は電
流の値にして曲線ニはΔI1、曲線ホはΔI2だけそ
れぞれ変化する。このときΔI1<ΔI2がなりたち
このことは次数nの値が大きい方が放電安定動作
点の変動が小さいことを意味する。
On the other hand, FIG. 3 illustrates the fluctuation of the discharge stable operating point with respect to the fluctuation of the power supply voltage. Among them, curve A is an illustration of equation (c) indicating the discharge characteristics, and curves D and E are curves with different values of order n in equation (f), and the discharge is stable when Vs = 100%. This is a curve with matching operating points. where the power supply voltage
When Vs fluctuates by ±10%, the stable discharge operating point changes by ΔI 1 for curve D and by ΔI 2 for curve E, based on the current value. At this time, ΔI 1 <ΔI 2 holds, which means that the larger the value of the order n, the smaller the variation in the discharge stable operating point.

また、周囲温度の変化に対する放電安定動作点
の変動を図示したのが第4図である。曲線ニ,ホ
はそれぞれnの値が異なる場合の電流電圧特性を
示している。これに対し、曲線イ,ヘはそれぞれ
放電特性を示す式(c)を図示したもので、曲線イに
対し、曲線ヘは周囲温度が低下したときの特性を
示している。この図において周囲温度の変化に対
する放電安定動作点の変動は、電流にして曲線ニ
はΔI3、曲線ホはΔI4それぞれ変化する。このと
きΔI3<ΔI4となり、このことから次数nの値の
大きい方が放電安定動作点の変動が小さいことが
わかる。
Further, FIG. 4 illustrates the fluctuation of the discharge stable operating point with respect to changes in ambient temperature. Curves D and E show current-voltage characteristics when the value of n is different. On the other hand, curves A and F respectively illustrate equations (c) representing the discharge characteristics, and in contrast to curve A, curve F represents the characteristics when the ambient temperature decreases. In this figure, the discharge stable operating point changes with respect to changes in ambient temperature in terms of current, which changes by ΔI 3 for curve D and by ΔI 4 for curve E. At this time, ΔI 3 <ΔI 4 , and from this it can be seen that the larger the value of the order n, the smaller the variation in the discharge stable operating point.

さて上記説明より放電灯が点灯する最悪の条件
は低温雰囲気中で電源電圧Vsが負の方に変動し
た場合であることがわかる。このとき放電安定動
作点が存在するためのnの値を実験により求め
た。例えば電源電圧を90%のVs=90〔V〕とし、
雰囲気温度を立ち消え防止のためのJIS規定の5
℃について各種けい光ランプを点灯した場合nが
0.85以上あればけい光ランプが立ち消えをおこさ
ないことが確認された。ちなみに従来のけい光ラ
ンプ点灯装置においては、nが0.80前後あるいは
それ以下である。
Now, from the above explanation, it can be seen that the worst condition for lighting the discharge lamp is when the power supply voltage Vs fluctuates in the negative direction in a low temperature atmosphere. At this time, the value of n for the existence of a stable discharge operating point was determined through experiments. For example, if the power supply voltage is 90% Vs = 90 [V],
JIS standard 5 to prevent atmospheric temperature from disappearing
Regarding °C, when various fluorescent lamps are turned on, n is
It was confirmed that if the value was 0.85 or higher, the fluorescent lamp would not go out. Incidentally, in conventional fluorescent lamp lighting devices, n is around 0.80 or less.

次にバラスト抵抗である電球2で消費される電
力WRと、入力電力Wioとの比で表わされるバラス
トロス(WR/Wio)を式(e)より求める。
Next, the ballast loss (W R /W io ), which is expressed as the ratio between the power W R consumed by the light bulb 2, which is the ballast resistor, and the input power W io is determined from equation (e).

WR=RI2 e=kIen+2 Wio=IeVs 従つて WR/Wio=kIen+2/IeVs=kIen+1/Vs ここで、Ieをtのパラメータで表示すると式(b)
よりIe=tIsh(0<t<1)となり、 WR=Wio=(kIn+1 sh/Vs)tn+1 …(i) これを図示したのが第5図である。横軸は電流
Ieを意味するtの値をとり、WR/Wioを縦軸に表
示してある。nの値を種々変化させることにより
バラストロスが変化し、nの値の大きいものほど
バラストロスを小さくできることがわかる。
W R = RI 2 e = kIe n+2 W io = IeVs Therefore, W R /W io = kIe n+2 /IeVs = kIe n+1 /Vs Here, if Ie is expressed by the parameter of t, the formula (b )
Therefore, Ie=tIsh (0<t<1), and W R =W io =(kI n+1 sh /Vs)t n+1 ...(i) This is illustrated in FIG. The horizontal axis is the current
The value of t, which means Ie, is taken, and W R /W io is shown on the vertical axis. It can be seen that the ballast loss changes by varying the value of n, and the larger the value of n, the smaller the ballast loss can be.

尚、nの値は抵抗バラストとしての電球により
決定されるが、この値を大きくするにはフイラメ
ントの形状を変えたり、電球に封入されているア
ルゴンやクリプトンの封入ガス圧を高めればよ
い。
The value of n is determined by the light bulb as a resistance ballast, but this value can be increased by changing the shape of the filament or by increasing the pressure of the argon or krypton gas sealed in the light bulb.

以上説明したように本発明によれば電球の特性
を規制したのでけい光ランプの放電が十分安定し
立ち消えをおこすことがなくなるという利点をも
たらす。しかも電源電圧の変動や、周囲温度の変
化に対してけい光ランプの放電動作点の変動も小
さくなり、バラストロスも減少させることができ
る。
As explained above, according to the present invention, since the characteristics of the light bulb are regulated, the discharge of the fluorescent lamp is sufficiently stable and there is no possibility of the lamp going out. Furthermore, fluctuations in the discharge operating point of the fluorescent lamp due to fluctuations in power supply voltage and changes in ambient temperature are also reduced, and ballast loss can also be reduced.

なお、上述の考え方は放電灯全般に適用するこ
とができる。
Note that the above-mentioned concept can be applied to discharge lamps in general.

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

第1図は本発明のけい光ランプ点灯装置の回路
図、第2図ないし第4図は放電特性を表わす電流
−電圧特性図である。また第5図はバラストロス
を表わす特性図である。 1…交流電源、2…電球、3…けい光ランプ、
4…点灯管(始動装置)。
FIG. 1 is a circuit diagram of a fluorescent lamp lighting device of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are current-voltage characteristic diagrams showing discharge characteristics. Further, FIG. 5 is a characteristic diagram showing the ballast loss. 1...AC power supply, 2...light bulb, 3...fluorescent lamp,
4...Lighting tube (starting device).

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 交流電源と、抵抗バラストとしての電球と、
前記交流電源に前記電球を介して接続されたけい
光ランプと前記けい光ランプに並列に接続したけ
い光灯始動装置とを具備してなるけい光ランプ点
灯装置において、上記電球は R=kIn e、n≧0.85(kは正の比例定数) を満たす特性を有することを特徴とするけい光ラ
ンプ点灯装置。 (ただし、電球の抵抗値をR〔Ω〕、電球及びけ
い光ランプに流れる電流をIe〔A〕、けい光ランプ
を短絡したときの電流値をIsh〔A〕とする。)
[Claims] 1. An AC power source, a light bulb as a resistance ballast,
In a fluorescent lamp lighting device comprising a fluorescent lamp connected to the AC power source via the light bulb and a fluorescent lamp starter connected in parallel to the fluorescent lamp, the light bulb has R=kI n A fluorescent lamp lighting device characterized by having characteristics satisfying the following: e , n≧0.85 (k is a positive proportionality constant). (However, the resistance value of the light bulb is R [Ω], the current flowing through the light bulb and fluorescent lamp is Ie [A], and the current value when the fluorescent lamp is short-circuited is Ish [A].)
JP15138881A 1981-09-26 1981-09-26 Device for firing fluorescent lamp Granted JPS5853192A (en)

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JPS5853192A JPS5853192A (en) 1983-03-29
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02225948A (en) * 1989-02-28 1990-09-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hot-water supply device
KR20230056585A (en) 2021-10-20 2023-04-27 얀마 홀딩스 주식회사 Field management method, field management system, and field management program

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