JPS58220396A - 放電灯点灯装置 - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 加含有させた非線形コンデンサを用いた電子回路方式に
より、放電灯（王として螢光灯）の瞬時点灯を行うこと
を目的とした放電灯点灯装置に関するものである。

螢光灯は白熱電球と比較して同等の照度を得るには販め
て省エネルギーであり、家庭用、工業用に広く利用され
ているが、従来はグローランプによる点灯方式のため、
点灯までに数秒以上必要とし、またグローワンプの疲労
による定期的な取替が必要であった。

近年グローランプに代シ電子回路による点灯装置が実用
化されるに至り、グローランプの欠点の改善が行なわれ
ているが、螢光灯を点灯するためにハ、螢光灯のフィラ
メントの予熱および放電開始のための高電圧が必要な丸
め電子回路が複雑化し、装置ｄのコストアグプになって
いた２、捷た省工不ランプの実用化にともない点灯不良
も発生し未だ充分に工業的に寄与し得ない面を内在して
いる。

電子回路による点灯方式の内で非線形コンデンサを用い
る点灯装置は、回路も簡略であシコスト的にも優れたも
のがあシ、特公昭４８−１９１８１号公報および特公昭
４８−２８７２６号公報で示され第１図のようにして工
業化されてｂるが、これらは非線形コンデンサの性能を
充分に発揮したものではなく、低温（−５〜−１０″Ｃ
）での点灯性が悪くまた高温（６０〜７ｏ″Ｃ）での再
起動性が悪かった。

すなわち、従来例である第１図について説明すると、第
１図にお旨て半導体スイーＩチ３は第２図に示すように
電圧■ｌ　　にてターンオンして導通状態に入り、フィ
ラメントｌａ、　１ｂを予熱する。この電圧ｖｌ　は抵
抗器６との分圧により非線形コンデンサ４に印加され、
逆電荷がチャージされる。

ｈ１ 安定器２により遅れ電流が半導体スイッチ３の保持電流
以下となったときターンオフし、このとき■２に相応す
る電圧が非線形コンデンサ４に印加され非線形コンデン
サ４の急激な電流連断作用により安定器２によシ逆起電
力Ｖ３が誘起され、フィラメントが充分予熱されたとき
、電圧ｖＩ　　により放電灯は放電を開始する。

しかし従来例において非線形コンデンサは、特開昭５５
−５６６２１号公報に示されるような　Ｂａ（ＴｉＳｎ
）０．　　を主成分としたものであり、第３図に示すよ
うに３０〜３５℃近傍にてパルス電圧は急激に低下する
。また非線形コンデンサ・４に直列に抵抗器６が入って
いるため、低温におけるパルス電圧の低下の要因となっ
ており、低温および高温側での点灯不良の要因となって
いた。

本発明は従来例の第１図の抵抗器の代りに半導体スイッ
チ＼を入れ、かつ高温特性の良好なりａ（Ｔｉ　Ｚｒ）
Ｏｓ系の磁器よシなる非線形コンデンサを用い友ことを
特徴としたものであり、低温でのパルス電圧の低下を防
止するにとどまらず、従来３０〜３５℃でパルス電圧が
低下したものを６５〜７０℃　まで高いパルス電圧の得
られる範囲を拡大し、さらに抵抗器６があるために点灯
後も発生する小パルスを消去し、かつ非線形コンデンサ
の交番電圧印加により発生するうなシ音をも消す付随的
効果を見出したものである。

以下、本発明に用いる非線形コンデンサを実施例によシ
詳細に説明する。

実施例１ 出発原料としてＢａＣＯ３、ＴｊＯ，、ＺｒＯ，を第１
表に示す組成に計量し、水、メノウの玉石と共にポリエ
チレンポットで約１６時間湿式混合し、沖過、乾燥して
調整原料を得た。これを１１２０１１″にて２時間仮焼
し、さらに水、メノウの玉石と共にポリエチレンポット
にて約１６時間粉砕し、沖過、乾燥した原料に有機結合
剤を約３．０％添加して顆粒状とし、］　ｔｏｎ　／ｄ
の圧力にて直径１３．８ＪＥｉｌφ、厚み０．５５ｍの
円板状に成形する。次いで１４００℃にて約２時間焼成
して得られた磁器に１２．ＯＷφの銀電庵を塗布し、８
００″Ｃにて３０分間焼付して非線形セラミックコンデ
ンサ用の素子を得、ｌＳ電率、−δ、絶縁抵抗（ＩＲ）
、パルス電圧の各電気特性を測定し、その結果を第１表
に示した。

嬉１表 第１表において試料番号２〜６が本発明に係るものであ
り、試料番号１．７は参考のために示した特性例で本発
明の範囲外である。

実施例２ 出発原料としてＢａＣ０，、Ｔ、１０３、ＺｒＯ，、Ｍ
ｎＯを第２表に示すような組成に計量した。

第２表に示したＡ／ＢはＢａＡ（Ｔｉｔ−ｘ　Ｚｒｘ　
）ＢＯ，とした時の組成比率を示したものである。

これら計量した出発原料を水、メノウの玉石と共にポリ
エチレンポットで約１６時間湿式混合し、沖過、乾燥し
て調整原料を得た。

以下は実施例１と同様の方法を用いた。

第２表において試料番号２〜６．９〜１１は本発明品、
試料番号１．７．　８．　１２は参考のために示した本
発明の範囲外品である。

なお、第１表および第２表に示した電気特性は容量（誘
電率）、噛δは１　ｋＨｚ、　Ｉ　Ｖｒｍｓにて測定し
、絶縁抵抗は１００ＶＤＣを３０秒間印加後の値である
。

このように放電灯の点灯装置に用いる非線形コンデンサ
用の材料としては、誘電率の大きい、抗電界の小さい強
誘電体が望ましいが、これらの条件を満たすものとして
ペロブスカイト型構造を有するＢａＴｉＯ３が現在では
最適であるが、１２０υにキューり点を、５℃近傍に結
晶変態点を有しておシ、点灯時に必要な高パルス電圧に
も温度依存性を有している。

第３図は上述の実施例によシ得られた第１表の試料番−
８−４の非線形コンデンサであり、第１図の抵抗器６の
抵抗値ＲがＡｏはＲ＝０Ω、Ａｏ５はＲ−５００Ω、Ａ
ｌはＲ−１にΩ、Ａ２、　Ｂ１　　はＲ＝２にΩ、Ａ４
はＲ−４ｋｆｌ、Ｂ２はＢａ（Ｔｉ　５ｎ）０３系非線
形コンデンサでＲ−２にΩ　のときの非線形コンデンサ
に発生するパルス電圧の温度依存性を示したものである
。また第４図は同上の非線形コンデンサのＰ−Ｅヒステ
リシスより求めた抗電界Ｅｃの温度依存性を示したもの
である。

第３図に示したように非線形コンデンサのパルス電圧は
ＢａＴｉ０ａＫＺｒを添加することによし大幅に高温側
の特性が改善できることを見出したもので、第３図はＢ
ａＴｉＯ３のＴｉに対しての８モル％Ｚｒｔ−冒換した
組成系における特性例を示したものである。

パルス電圧の急変点は第３図では６５〜７０　’Ｃにあ
り、Ｚｒ添加量によう変えられる。Ｚｒの添加量を減ら
すと急変点は低温側に移行し、量を増すとキューり点が
低温側に移動してくるため、６５〜７０′ｃ以上にする
ことは困難であった。また低温側は非線形コンデンサの
抗電圧Ｅｃが第４図のωに示すように、大きな温度依存
性を有するため回路定数特に第１図の抵抗器６によりパ
ルス電圧特性を改善できることを見出した。なお、０は
参考のためＢａ（Ｔｉ　５ｎ）Ｏｓ　　系非線形コンデ
ンサである。

すなわち、電流飽和点Ｅ８近傍では第５図より求めた過
渡的静電容量は　２．７〜３．０μＦに相応するもので
あり、この時のインピーダンスは１にΩ前後とな９、第
１図の回路の直列抵抗器６は、分圧抵抗器として極めて
大きな負荷となる可能性を有している。第２図の半導体
スイッチがターンオンする時の電圧Ｖｌ　は非線形コン
デンサ４と抵抗器６に印加されるものであｐ１抵抗器６
のＲ−１にΩのとき非線形・ンデンサ４にかかる電圧は
１と近似される。放電灯の点灯装置として第１図におい
て通常電圧■１は電源波高値より低く、放電灯の放電時
の管電圧より高く設定する必要があり、例えば３０Ｗの
警光灯の場合１００ｖ前後に設定し第１図の抵抗器６は
２〜３にΩに設定する。第６図に示すように第１図の回
路において■鵞のパルスにより放電灯は放電を開始し点
灯するに至る。

、１′ また点灯後も第１図のダイオード５および抵抗器６を通
して正逆方向に電流が流れるため、ｖ３のパルスを発生
させ非線形コンデンサよりうなり音を発する原因となっ
ているが、第１図の抵抗器６が小さい場合、第６図にお
けるａ−ｂに至る間に非線形コンデンサに流れる電流を
制限しなめため第７図の７巻線に示すように小パルスを
発生１．、ｂ’において第１図の半導体スイッチ３をタ
ーンオンさせ、第６図の上半分は放電せず下半波のみの
放電となる。

このため非線形コンデンサ４に流れる電流を制御するた
め第１図においては２〜３にΩの直列抵抗が必要とな９
、第３図に示すようにパルス電圧の温度依存性は低温部
において版めて大きなものとなる。この低温部でのパル
ス電圧の低下は、例えば抵抗′ａ６が１にΩのとき上述
のように非線形１ コンデンサ４にかかる電圧は−「となる。非線形コンデ
ンサに印加される電圧をＶとすると、＠８図の実線のよ
うなＰ−Ｅヒステリシスとなり、残留分版量はＰｒ′と
なる。

第４図より非線形コンデンサのヒステリシス特性は２０
℃では第８図のようにな夛、−２（ｌ近傍では第９図の
ようになるものと推測され残留分極量はＰｒｚとなる。

第１図の抵抗が大きくなるに従い、第４図より常温近傍
の残留分極量Ｐｒ′は７１％さくなるためパルス電圧は
低下する。このことは第３図の結果より明らかである。

さらに−２０″ＣになるとＥｃが第４図に示すように増
加するため、自発分極量ｐｒ＋は著しく小さくなシ、パ
ルス電圧の低下は著しい。

この低温側での非線形コンデンサの抗電圧の増加を見掛
上低くするため、非線形コンデンサ素子の厚みを薄くす
ることが考えられるが、素子の厚みを薄くした場合、発
生する負方向のパルス電圧により、非線形素子自体が絶
縁破壊を生じるおそれがあり好ましくない。

本考案は第１図の抵抗器６の代りに半導体スイッチに置
き換えることによ漫、パルス電圧の温度依存性を改良し
、点灯後のパルスも消去し得るものである。その実施例
を第１Ｏ図に示す。

第１（Ｉにおいて８ＣＲ７のターンオン電圧を放電灯の
放電時の管電圧より高く、放電前に分圧抵抗器＋Ｒ１に
印加される電圧より低くなるようｖｌに設定する。例え
ば３０Ｗ螢光灯の場合には約９０〜１００ｖになるよう
にする。また半導体スイッチ３　ｌｌｄ、Ｗｔ源電電圧
シ高いＶＢＯを有するＳＣＲまたはトライブックを選定
する。第１１図においてｖｌに達したとき、８０Ｒ７は
ターンオンして非線形コンデンサ４にＶｌの電圧が印加
され、このためパルス電圧は安定器２によシ誘起される
が、このパルス電圧がＶＢＯとなったとき、半導体スイ
ッチ３１がターンオンして導通状態となシ放電灯のフィ
ラメン）１ａ、１ｂを加熱する。安定器２よシ遅れ電流
がこの半導体スイッチ３１の惺持電流より小さくなった
時点でターンオフする。このとき非線形コンデンサ４に
は■黛の電圧が急激に印加され、Ｖｓのパルス電圧が発
生する。

ｖ４のパルス電圧により放電を開始し走数電灯の管電圧
は、５ＣＲ７のターンオン電圧より低い九め８ＣＲはタ
ーンオンせず、放電開始後には非線形コンデンサには逆
電荷が充電されないために、第６図に示すよりな■３に
相応するパルス電圧は発生しない。またパルス電圧の温
度特性においても５ＣＲ７のｖｌは非線形コンデンサ４
のＥｃの電圧に比較して大きい九め、ちなみに第４図よ
り一２０′ｃにおいてＥｃは５８Ｖを示すが、３０Ｗの
螢光灯の場合、ｖｌは９０〜１００■に設定するため、
残留分極量は第９図のＰｒにほぼ等しい値となり、低温
部でのパルス温度依存性は第３図のＡＯ特性に極めて近
い特性を示し、低温においてもパルス電圧の低下はみら
れない。

このように本発明にかかる放電灯点灯装置は、非線形コ
ンデンサの組成物としてＢａ　（Ｔｉ　Ｚｒ　）Ｏｎ系
を主成分とすることにより、高温側を著しく改善するに
とどまらず、非線形コンデンサに第１０図に示すように
半導体スイヅチング素子を直列的に接続することにより
、低温側の温度特性の改良を行い、また点灯時に発生し
ていたうなり音をも消去し得るという顕著な効果を示す
ものであり、常温付近で１００ＯＶのパルス電圧が容易
に得られる１１ ことにより、螢光灯は１秒以内で充分に点灯し、従来の
グロー球に比較すると、はぼ瞬時に近い状態で一２０″
Ｃ〜＋８０℃　の範囲で点灯可能とし得るものである。

非線形コンデンサの主成分であるＢ　ａ　（Ｔ　Ｉ　Ｚ
　ｒ　）０３系組成物において、Ｂａの代υにＣａ、　
３ｒ％Ｐｂなど、また１１％Ｚｒの一部を８ｎなどに装
置の範囲において置換しても同等の効果が期待できるこ
とは充分に推測し得るものである。

本発明は以上のように非線形コンデンサの性能を充分に
生かし、その効果を発揮できることは工業的にも大きな
価値を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放電灯回路図、第２図および第６図、第
７図は第１図の回路例での非線形コンデンサにがかる゛
電圧波形図、第３図は第１図の放電灯点灯回路の抵抗値
を変えた場合の発生パルス重圧一温度特性図、第４図は
非線形コンデンサの抗電圧一温度特性図、第５図は非線
形コンデンサのヒステリシス特性図、第８図および＠９
図は従来１１ の放電灯点灯回路での非線形コンテ°ンサのヒステリシ
ス特性図、第１０図は本発明の放電灯点灯回路図、第１
１図は第１０図の放電灯点灯回路の非線形コンデンサに
かかる電圧波形図を示す。 】：放電灯 ２：誘導性安定器 ３：半導体スイッチ ４：非線形コンデンサ ５：ダイオード ６：抵抗器 ７　：　ＳＣＲ 特許出願人　日本コンデンサ工業株式会社第１図 第２図 第８図 Ｐ 第９図 第１０図 第１１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）放電灯と直列的に接続された誘導性安定器および
   該放電灯と並列的に接続された半導体スイッチを有し、
   さらにチタン酸バリウムを主成分とする多結晶体磁器組
   成物にジルコニウムを副成分として添加含有させた非線
   形コンデンサとダイオードなどの整流機能を有する半導
   体素子を直列的に接続し、該放電灯に対して並列的に接
   続され、かつ該半導体素子と並列的に非線形コンデンサ
   と直列的に接続し、該半導体素子と逆方向に半導性のあ
   るスイッチング機能を有する半導体素子を接続すること
   を特徴とする放電灯点灯装置。 （２チタン酸バリウムを主成分とする多結晶体磁器組成
   物に１〜１４モル％のジルコニラムラ副成分として添加
   含有させた非線形コンデンサを接続し鷲たことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。