JP2000357594A

JP2000357594A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2000357594A
Application number: JP16903199A
Authority: JP
Inventors: Nobukazu Miki; 伸和三木
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】始動電圧が非対称なランプに対して放電灯点灯
装置の始動電圧を非対称化して始動性能を維持しながら
ピーク対ピーク値で見た始動電圧を低減する。【解決手段】管壁に放電路方向に沿って抵抗を有し、そ
の抵抗分布がランプ長手方向中心から見て非対称なラン
プを交流電圧により点灯させる放電灯点灯装置におい
て、抵抗率が小さい側の電極に印加される始動電圧を接
地電位に対してＶ１とし、抵抗率が大きい側の電極に印
加される始動電圧を接地電位に対してＶ２とすると、｜
Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜となるように始動電圧を印加する。具
体的な手段としては、例えば、ランプ始動時に、交流の
ランプ電圧に直流成分を重畳させて印加する。この場
合、ランプ両端の口金形状を非対称としておけば、ラン
プの接続方向を固定できる。ランプが逆挿入される可能
性がある場合には、始動電圧の高さをグランド面に対し
て交番的に変化させれば良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導電性皮膜付きの蛍
光ランプを交流電圧により始動点灯させる放電灯点灯装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に放電灯点灯装置はランプ無負荷、
ランプ誤挿入、ランプフィラメント断線やランプ寿命末
期時等の異常時に、安全性のため、負荷への出力を制限
したり、停止したりする考慮がなされている。特に電子
部品で構成された電子式安定器は、上記のような異常に
対し、発振停止機能や、間欠発振機能などの保護対策を
実施している場合が多い。

【０００３】図２０は従来例（特開平９−１５３３９７
号）の回路図である。本回路は、交流電源を全波整流す
る整流器ＤＢと、整流器ＤＢの出力端に接続されたコン
デンサＣ２と、コンデンサＣ２の両端に接続されたスイ
ッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列接続と、スイッチング素
子Ｑ２の両端に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２の直列
接続と、ダイオードＤ２を介してスイッチング素子Ｑ１
の両端に接続されたインダクタＬ１，平滑コンデンサＣ
１の直列接続と、スイッチング素子Ｑ２の両端に接続さ
れたコンデンサＣ３，インダクタＬ２，トランスＴ１の
１次巻線の直列接続とから構成されると共に、２石のス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンオフを繰り返す
ことにより、トランスＴ１の２次巻線，直流成分カット
用コンデンサＣ４を介して負荷である放電灯２に交流の
高周波電力を供給する放電灯点灯装置である。また、イ
ンダクタＬ１，平滑コンデンサＣ１，ダイオードＤ１，
Ｄ２から成る回路では、スイッチング素子Ｑ２のオン時
に、交流電源→整流器ＤＢ→インダクタＬ１→平滑コン
デンサＣ１→ダイオードＤ２→スイッチング素子Ｑ２→
整流器ＤＢ→交流電源の経路で電流を供給することによ
り、平滑コンデンサＣ１に所定値の充電電圧を発生さ
せ、整流器ＤＢの出力電圧が平滑コンデンサＣ１の充電
電圧より低下すると、平滑コンデンサＣ１の充電電圧が
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等から成るインバータ回路
の電源となる。つまり、インダクタＬ１，平滑コンデン
サＣ１，ダイオードＤ１，Ｄ２から成る回路は、所謂部
分平滑電源として動作する。

【０００４】また、放電灯２の非電源側端子間に並列接
続された抵抗Ｒ１と、放電灯２のフィラメントｆ１，ｆ
２を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両端に並列接
続された抵抗Ｒ２，抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ１〜Ｒ３，放電
灯２のフィラメントｆ１，ｆ２により決定される電圧を
基準電圧Ｖｒｅｆと比較して発振回路ＩＣ２に信号を出
力するＩＣ１とを設けて、無負荷検出及びフィラメント
断線検出を行う構成を有する。

【０００５】この検出回路の動作は以下の通りである。
正常な放電灯の装着時は、電源より放電灯のフィラメン
トｆ１→抵抗Ｒ１→放電灯のフィラメントｆ２→抵抗Ｒ
２→抵抗Ｒ３の経路で電流が流れるので、抵抗Ｒ１〜Ｒ
３，放電灯のフィラメントｆ１，ｆ２により決定される
抵抗Ｒ３の電圧は上昇し、この状態では基準電圧Ｖｒｅ
ｆを上回るように設定しておくことで、ＩＣ１はローレ
ベルの信号を発振回路ＩＣ２に出力する。発振回路ＩＣ
２はこの信号を受けてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の発
振動作を継続する。一方、放電灯が未装着もしくは放電
灯のフィラメントｆ１，ｆ２の少なくとも一方が断線す
ると、上述のような抵抗Ｒ２，Ｒ３への電流経路が遮断
されるので、抵抗Ｒ３の電圧は略零に低下し、つまり所
定電圧Ｖｒｅｆを下回り、ＩＣ１はハイレベルの信号を
発振回路ＩＣ２に出力する。発振回路ＩＣ２はこの信号
を受けて回路部品の保護のためにスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の発振動作を停止し、スイッチング素子Ｑ１，
Ｑ２の発振停止を行う。ここで、直流成分カット用コン
デンサＣ４には電荷が充電されているものとすると、電
源→直流成分カット用コンデンサＣ４→トランスＴ１の
２次巻線→抵抗Ｒ２→抵抗Ｒ３→電源という電流経路は
存在しない。

【０００６】以上のように、この従来例では、ランプの
無負荷及びフィラメントの断線などの異常状態を検出す
る手段として、フィラメント抵抗、ランプに並列に接続
された抵抗を介して分圧されたＤＣ成分が基準電圧以上
かどうかを判定している。この無負荷検出方式は、ラン
プの両フィラメントを介しているので、フィラメントが
断線され、ＤＣ電流経路が遮断されたことを検出するの
に非常に効果があり、一般的に用いられている。

【０００７】図２１は従来例の回路でランプを予熱、始
動、点灯させた場合のランプ両端の電圧波形を示してい
る。図２１より明らかなように、この回路でのランプ両
端の電圧は、グランド面からの電圧が正負非対称となる
点に特徴がある。予熱、始動、点灯時、常にインバータ
の発振電圧に無負荷検出用のＤＣ成分が重畳されるた
め、接地面を基準としたＤＣ電圧の正側のランプ電圧を
Ｖ０−ｐ＋、負側のランプ電圧をＶ０−ｐ−とすると、
必然的に｜Ｖ０−ｐ＋｜＞｜Ｖ０−ｐ−｜の関係が成立
する。このように、ランプの始動電圧が中点接地に対し
正負非対称な場合、（正の）ピークから（負の）ピーク
までの電圧Ｖｐｐで見たときの始動電圧を高く設定する
必要がある。

【０００８】一方、最近のランプは高効率化のために始
動電圧が上昇する傾向にある。つまり、最近の高効率な
蛍光ランプを問題なく点灯させるには、バラストは予熱
時には十分に低い電圧をランプに印加し、始動時には非
常に高い電圧をランプに印加しなければならない。一般
に、始動電圧が高いと、つまり、バラストの発振電圧が
高いと、予熱時に印加される電圧も高くなる傾向があ
る。したがって、この条件はバラストの設計許容範囲を
狭めており、結果としてコストアップに繋がるという問
題があった。

【０００９】この理由について以下に説明する。まず、
蛍光ランプの電極について説明する。この電極は、ダブ
ルコイル状（あるいはトリプルコイル状）の細いタング
ステン線にエミッタと呼ばれる物質を付けたものであ
る。この物質は電子放出をしやすくするためのもので、
（仕事関数の低い）酸化バリウム等が現在使用されてい
る。その作り方は、炭酸バリウムのスラリー状のものを
上述のコイル状タングステン線にディッピングし、乾燥
させて、ランプ排気工程中に加熱することにより酸化バ
リウムを形成させる（ＢａＣＯ₃→ＢａＯ＋ＣＯ₂：Ｃ
Ｏ₂は排気工程中にランプの外へ除去）、というもので
ある。この工程からも理解できるように電極に付けてあ
るエミッタ物質のタングステン線への付着状況はさほど
強力なものではない。

【００１０】次に、この電極の電子放出機構について説
明する。電極より放出される電流は次式で表わされる。Ｉ＝α＊Ｔ² ＊ｅｘｐ（−β／Ｔ）＊ｅｘｐ（√Ｅ／
Ｔ） α: 電極材料に関係する定数 β: 電極材料に関係する定数Ｔ: 電極温度Ｅ: 陰極降下部の電界強度（陰極降下電圧に関係）

【００１１】この式からも分かるように、放電電流は電
極温度と陰極降下電圧で決定される。もし、電極温度が
低いと、つまり、始動時に予熱が不十分であると、電流
を供給するために陰極降下電圧が上昇する。陰極降下電
圧が上昇すると、イオンが電極へ衝突する時の（陰極降
下電圧によって供給される）イオンの運動エネルギーが
増加する。このため、電極へのイオン衝撃の影響が無視
できなくなる。

【００１２】上述したように、エミッタの電極への付け
方はそれ程頑丈ではない。したがって、陰極降下電圧が
上昇すると、そのイオンの衝撃によりエミッタがタング
ステン線から剥離する。これはランプの電極部分の黒化
を引き起こすと共に、タングステン線についているエミ
ッタを減少させるために短寿命になる、という問題があ
る。これを防ぐために、電極を始動前に十分暖めること
が必要である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図１７は各ランプメー
カの導電性皮膜を有するランプの抵抗分布を示したもの
である。Ａ社製、Ｂ社製のランプは、導電性皮膜の抵抗
分布がランプ長手方向中心の位置から見て大きく非対称
であり、ランプ表面のメーカマーク側の管端部の抵抗値
が低く、マークと反対側のランプの管端部の抵抗値が非
常に高くなっている。Ｃ社製、Ｄ社製のランプは導電性
皮膜の抵抗分布がランプ長手方向中心の位置から見て若
干非対称であり、ランプ両管端部の抵抗値が高く、中央
部が低い分布となっている。このような差は各社共、製
造工程の違いに起因する。導電性皮膜付ランプは各メー
カによって差はあるが、長手方向中心からみて抵抗分布
が非対称であると言える。このようなランプでは、始動
電圧が正負非対称となる。

【００１４】しかるに、従来型の銅鉄式安定器では、始
動電圧が正負非対称なランプに対して、正負いずれの極
性で始動させるかを制御する手段が無く、また、商用周
波の正弦波であるため、必然的に｜Ｖ０−ｐ＋｜＝｜Ｖ
０−ｐ−｜＝｜ランプ始動電圧｜という、正負共に振幅
の大きな電圧をランプに印加する必要があった。

【００１５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、始動電圧が非対称
なランプに対して放電灯点灯装置の始動電圧を非対称化
して始動性能を維持しながらピーク対ピーク値で見た始
動電圧を低減することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
課題を解決するために、管壁に放電路方向に沿って抵抗
を有し、その抵抗分布がランプ長手方向中心から見て非
対称なランプを交流電圧により点灯させる放電灯点灯装
置において、抵抗率が小さい側の電極に印加される始動
電圧を接地電位に対してＶ１とし、抵抗率が大きい側の
電極に印加される始動電圧を接地電位に対してＶ２とす
ると、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜となるように始動電圧を印加
することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】（実施例１)本発明の第１の実施
例について説明する。第１の実施例の特徴は、放電路方
向の抵抗分布が非対称な導電性皮膜付ランプの抵抗成分
が低い側の電極に、正負非対称な始動電圧のうち、高い
方の始動電圧Ｖ０−ｐを印加することで、ランプ両端に
印加されるピーク対ピーク値の始動電圧Ｖｐｐの低減を
図るものである。

【００１８】図１は本発明の実施例１の説明図であり、
接地面を基準とした高周波交流電圧に５０Ｖの直流電圧
Ｖ_DCを重畳させて印加した場合のランプ電圧を微視的に
示したものである。直流電圧Ｖ_DCの正側のランプ電圧を
Ｖ０−ｐ＋、負側のランプ電圧をＶ０−ｐ−とすると、
｜Ｖ０−ｐ＋｜＞｜Ｖ０−ｐ−｜となる。周囲温度は常
温、ランプは導電性被膜付ランプＦＬＲ４０Ｓ３６の条
件においては、一方の電極近傍の単位長さ当たりの抵抗
値の小さい側を正側につないだ場合、正側のランプ電圧
は｜Ｖ０−ｐ＋｜＝５００Ｖ、負側のランプ電圧は｜Ｖ
０−ｐ−｜＝４００Ｖでランプは点灯した。したがっ
て、正のピークから負のピークまでの電圧差は、Ｖｐｐ
＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜＝９００Ｖという結
果になった。

【００１９】図２は本発明に対する比較例の説明図であ
り、接地面を基準として線対称な高周波のランプ電圧を
微視的に示したものである。正側のランプ電圧をＶ０−
ｐ＋、負側のランプ電圧をＶ０−ｐ−とすると、｜Ｖ０
−ｐ＋｜＝｜Ｖ０−ｐ−｜となる。周囲温度は常温、ラ
ンプは導電性被膜付ランプＦＬＲ４０Ｓ３６の条件にお
いては、一方の電極近傍の単位長さ当たりの抵抗値の小
さい側を正側、負側のどちらにつないでも、正側のラン
プ電圧は｜Ｖ０−ｐ＋｜＝５００Ｖ、負側のランプ電圧
は｜Ｖ０−ｐ−｜＝５００Ｖでランプは点灯した。した
がって、正のピークから負のピークまでの電圧差は、Ｖ
ｐｐ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜＝１０００Ｖと
いう結果になった。

【００２０】以上のように、本発明を実施しない図２の
比較例に対して、本発明を実施した図１の実施例では、
正のピークから負のピークまでの電圧差Ｖｐｐを比べる
と、トータル的に１００Ｖの始動電圧軽減をすることが
できた。

【００２１】ここで、図１４は導電性皮膜付ランプの構
造を示している。ガラス管の内面に、導電性皮膜である
ネサ膜が設けられており、その上に、保護膜を介して蛍
光体が塗布されている。図１５は、導電性皮膜付ランプ
の点灯前の状態を疑似モデルで示したものである。導電
性皮膜付ランプは、始動電圧印加時に両極側から導電性
皮膜を通じて、次々と電子をチャージアップされること
により、ランプ内にプラズマを発生し、放電路を形成
し、ランプを点灯させる。導電性皮膜付ランプの導電性
皮膜が均一に分布していれば、単位長さ当たりの抵抗値
は等しくなるが、導電性皮膜が管全体に不均一で単位長
さ当たりの抵抗値に差があると部分的な電位差を生じ
る。特に図１７のＡ社製、Ｂ社製のような片方向の抵抗
値が非常に大きい場合、ランプ中に大きな電位差部分が
発生し、単位長さ当たりの電位差が高い場所には電子が
飛びやすくなる。

【００２２】以上のことをまとめると、導電性被膜の抵
抗率が小さい側の電極に印加される始動電圧を接地電位
に対してＶ１とし、抵抗率が大きい側の電極に印加され
る始動電圧を接地電位に対してＶ２とすると、｜Ｖ１｜
＞｜Ｖ２｜という関係を実施することで、ピーク対ピー
ク値で見たときの始動電圧の低減が図れるものである。

【００２３】一般的に、安定器は、始動時のストレスが
構成部品に一番きつくなる。したがって、始動電圧を抑
制することで、各種構成部品の耐圧軽減が可能となる。
また、周囲温度が低温側に移行すると、ランプを点灯す
るための始動電圧は高くなるので、この傾向は著しくな
る。

【００２４】本実施例において、安定器の回路構成は特
に問う必要が無く、上記｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜の関係で実
施されるものには、全て適用される。また、点灯時につ
いては、上記直流成分Ｖ_DCを少なくすると、波高率を改
善することができる。また、本実施例は、高周波を発生
する放電灯点灯装置で説明したが、商用周波数で動作す
る銅鉄形の点灯装置においても同様の効果を得ることが
可能である。

【００２５】（実施例２)図３に本発明の第２の実施例
を示す。交流電源ＡＣに接続された放電灯点灯装置１の
一方の出力端に導電性被膜付ランプ２の一端が接続さ
れ、通常点灯時には始動補正回路３のスイッチＳＷが図
示された端子側へ倒れることでスイッチＳＷを介して放
電灯点灯装置１の他方の出力端に導電性被膜付ランプ２
の他端が接続される。始動時には始動補正回路３のスイ
ッチＳＷが図示されたのと反対側の端子側へ倒れ、直流
電圧Ｖ_DCと抵抗Ｒがランプ２に直列に接続される構成と
なっている。放電灯点灯装置１そのものは、直流成分の
重畳されていない正弦波の出力をランプ２に印加する。

【００２６】ランプ２の接続される方向は、実施例１の
関係が成り立つように、導電性被膜の抵抗率の小さい側
に直流電圧Ｖ_DCが重畳される方向とする。因みに、我々
の調査では、図１７に示したＡ社及びＢ社の非対称性が
大きく、ランプマークの印字してある側が導電性被膜の
抵抗率が小さい側であった。上記構成により、具体的に
始動電圧を低下させることが可能となる。

【００２７】図１及び図２により本実施例の動作を説明
する。図２はＤＣ成分を重畳しない場合の始動時ランプ
電圧の波形である。図中、｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝５００
Ｖであり、始動電圧のピーク対ピーク値はＶｐｐ＝１０
００Ｖとなる。一方、図１は本実施例により直流電圧Ｖ
_DC＝５０Ｖが重畳された場合の始動時ランプ電圧の波形
である。図中、｜Ｘ１｜＝｜Ｘ２｜＝４００Ｖ、また、
｜Ｘ３｜＝｜Ｘ４｜＝４５０Ｖであり、始動電圧のピー
ク対ピーク値はＶｐｐ＝９００Ｖとなる。このように、
５０Ｖの直流電圧Ｖ_DCを重畳させることにより、始動電
圧をピーク対ピーク値で１００Ｖ低減させることが出来
た。

【００２８】（実施例３)図４は本発明の第３の実施例
を示す。本実施例は、従来例（特開平９−１５３３９７
号）に述べた基本構成回路の抵抗Ｒ２を可変抵抗Ｒｘと
し、タイマー回路ＩＣ３により可変抵抗Ｒｘを可変とす
る構成を追加したものである。可変抵抗Ｒｘの抵抗値
は、予熱時及び点灯時にはフィラメントの有無を検出で
きるような適正な抵抗値とし、始動電圧印加時には上記
｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜の関係が成り立つように、可変抵抗
Ｒｘの値をタイマー回路ＩＣ３で制御する。同時にこの
始動電圧印加時は、フィラメント断線検出禁止区間とす
る。タイマー回路ＩＣ３の構成は、汎用品を用いても良
いし、ＣＲの時定数を利用するものであっても良いの
で、詳細な説明は省略する。

【００２９】（実施例４)上述の実施例１〜３では、ラ
ンプの接続される方向をカタログや仕様書にて指定する
必要があり、ユーザー側での使用に制限が発生する。そ
こで、本発明の第４の実施例として、ランプの挿入方向
を指定しないでも本発明の本質が実施できる手段につい
て述べる。

【００３０】図５はランプに印加する始動電圧を巨視的
に示したものであり、高周波電圧の包絡線の変化を示し
ている。ランプを始動するための始動期間をＡ区間とＢ
区間に分けている。始動電圧をゼロ対ピーク値で見る
と、Ａ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＞｜Ｖ０−ｐ−｜、Ｂ区
間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＜｜Ｖ０−ｐ−｜としている。ピ
ーク対ピーク値で見ると、Ａ区間ではＶｐｐ（Ａ) ＝｜
Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜、Ｂ区間ではＶｐｐ
（Ｂ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜であり、Ｖｐ
ｐ（Ａ) ＝Ｖｐｐ（Ｂ) としている。

【００３１】この実施例によると、ランプの方向性によ
りＡ区間で点灯しなかった導電性被膜付ランプも、Ｂ区
間では必要なゼロ対ピーク値の電圧が与えられるため、
始動することができる。このことにより、実施例１で述
べたような効果を得ることができる。

【００３２】始動電圧をＡ区間とＢ区間とで切り替える
手段としては、例えば図３の直流電圧Ｖ_DCの方向を切り
替える手段等が考えられる。また、本実施例の発展形と
して、Ａ区間とＢ区間の順序を入れ換えたり、始動期間
中にＡ区間とＢ区間が何度も現れるような構成がある。

【００３３】（実施例５)本発明の第５の実施例を図６
に示す。図６はランプに印加する始動電圧を巨視的に示
したものであり、高周波電圧の包絡線の変化を示してい
る。実施例４との違いは、始動電圧の高さを段階的に変
化させるのでは無く、滑らかな変化を付けて正方向と負
方向を入れ換える点である。

【００３４】ランプを始動するための電圧を、始動電圧
印加直後のＡ区間、始動電圧印加中盤のＢ区間、及び始
動電圧印加終了直前のＣ区間に分解すると、ゼロ対ピー
ク値で見た始動電圧は、Ａ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＞｜
Ｖ０−ｐ−｜、Ｂ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＝｜Ｖ０−ｐ
−｜、Ｃ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＜｜Ｖ０−ｐ−｜とな
る。ピーク対ピーク値で見ると、Ａ区間ではＶｐｐ
（Ａ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜、Ｂ区間では
Ｖｐｐ（Ｂ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜、Ｃ区
間ではＶｐｐ（Ｃ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜
であり、Ｖｐｐ（Ａ) ＝Ｖｐｐ（Ｂ) ＝Ｖｐｐ（Ｃ）と
している。これにより、実施例１で述べたような効果を
得ることができる。

【００３５】以下に本手段による始動電圧の変化を微視
的に見た場合について述べる。図７はランプにＤＣ成分
が重畳された場合の、始動時におけるランプ電圧を微視
的に見たものである。ＤＣ成分によって、Ｇｒｏｕｎｄ
（接地電位）より正側にバイアスされている。この場
合、｜Ｘ３｜＝｜Ｘ４｜であり、且つ｜Ｘ３｜＋｜Ｘ４
｜＞｜Ｘ１｜＋｜Ｘ２｜の関係となる。

【００３６】図８はインバータのスイッチングデューテ
ィをアンバランスにした場合のランプ電圧を微視的に見
たものである。スイッチングデューティをアンバランス
にする方法は、調光点灯するための一般的な方法である
ので、説明は省略する。ここでは、Ｇｒｏｕｎｄより負
側にバイアスされるように、スイッチングデューティの
アンバランス制御を行う。この場合、｜Ｘ５｜＞｜Ｘ１
｜となる。このときのピーク対ピーク値をＶｐｐ（Ａ)
とする。

【００３７】図９は図７のＤＣ成分重畳と図８のスイッ
チングデューティのアンバランス制御の効果を組み合わ
せた場合のランプ電圧を微視的に見たものである。ＤＣ
成分重畳によってＧｒｏｕｎｄ側より正側にバイアスさ
れ、且つ、Ｇｒｏｕｎｄより負側にバイアスされるよう
にスイッチングデューティのアンバランス制御を行う。
その結果、お互いを補正し合うことで、｜Ｘ６｜＜｜Ｘ
７｜、｜Ｘ６｜＋｜Ｘ７｜＝｜Ｘ１｜＋｜Ｘ２｜の関係
となる。このときのピーク対ピーク値をＶｐｐ（Ｂ) と
する。

【００３８】図１０は図９におけるスイッチングデュー
ティのアンバランス制御を更に大きくして、｜Ｘ６｜≪
｜Ｘ７｜とした場合のランプ電圧を微視的に見たもので
ある。この場合、図７のＤＣ成分を打ち消し、更に、逆
方向に補正することで｜Ｘ１｜＜｜Ｘ８｜の関係を作り
出すことができる。このときのピーク対ピーク値をＶｐ
ｐ（Ｃ) とする。

【００３９】図７の期間Ａ、図９の期間Ｂ、図１０の期
間Ｃが順に生じるように制御すれば、図６のような始動
電圧Ｖｐｐ（Ａ) 、Ｖｐｐ（Ｂ) 、Ｖｐｐ（Ｃ) が得ら
れる。このように、スイッチングデューティのアンバラ
ンス制御を利用すれば、デューティの変化は制御も容易
であるから、始動電圧の変化を滑らかにする手段として
は非常に実用性が高い。

【００４０】始動電圧印加の交番を滑らかにすること
で、放電灯点灯装置の構成部品の特に始動に関わるコン
デンサのｄＶ／ｄｔ特性を改善でき、更に小形化が可能
となる。本実施例についても、実施例４と同様、Ａ区間
とＣ区間の順序を入れ換えたり、始動期間中にＡ区間と
Ｃ区間が何度も現れるような構成を用いても良い。

【００４１】（実施例６)本発明の第６の実施例を図１
１に示す。図１１はランプに印加される始動電圧を巨視
的に示したものである。実施例４，５との違いは、一度
の予熱始動でランプが点灯しなかった場合に、休止区間
を設ける間欠発振とし、次の予熱始動モードでは前回と
逆方向のＶ０−ｐを高くとることを特徴とする。図１１
に示されるように、休止期間の前と後のランプ始動電圧
をＡ区間とＢ区間とで変えている。始動電圧をゼロ対ピ
ーク値で見ると、Ａ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＞｜Ｖ０−
ｐ−｜、Ｂ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜＜｜Ｖ０−ｐ−｜と
している。ピーク対ピーク値で見ると、Ａ区間ではＶｐ
ｐ（Ａ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜、Ｂ区間で
はＶｐｐ（Ｂ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜であ
り、Ｖｐｐ（Ａ) ＝Ｖｐｐ（Ｂ) としている。

【００４２】この実施例によると、ランプの方向性によ
りＡ区間で点灯しなかった導電性被膜付ランプも、休止
期間と予熱期間を経て次のＢ区間では必要なＶ０−ｐ電
圧が与えられるため、始動することができる。このこと
により、実施例１で述べたような効果を得ることができ
る。

【００４３】始動電圧をＡ区間とＢ区間とで切り替える
手段としては、例えば図３の直流電圧Ｖ_DCの方向を切り
替える手段等が考えられる。また、本実施例の発展形と
して、Ａ区間とＢ区間の順序を入れ換えたり、Ａ区間を
数回繰り返した後、Ｂ区間に移行する構成あるいは実施
例４と５を組み合わせたような構成が可能である。

【００４４】（実施例７)以下に本発明の第７の実施例
について述べる。実施例１〜６で述べてきた導電性皮膜
付ランプの導電性皮膜の成分は塩化錫を主原料としてい
る。この塩化錫の状態は周囲温度及び電界により抵抗成
分が低くなる傾向にある。即ち、ランプ使用開始直後
は、図１７のＡ社及びＢ社のような極端に非対称な抵抗
分布も、ランプを継続して使用すると、図１２に示すよ
うに、ほぼ平坦な抵抗分布に変化する。そこで、放電灯
点灯装置の発振電圧もランプの使用時間に合わせて、Ｖ
０−ｐ＋とＶ０−ｐ−の差を大きくする必要がある。こ
れは、長時間使用後のランプは長手方向の中心から見た
抵抗分布に差が無くなるため、部分的に抵抗成分が高い
場所が無くなり、電界集中させて電子をチャージアップ
しづらくなるからである。

【００４５】図１３に本実施例による長時間経過後の始
動電圧の変化を示す。ランプ使用開始直後のＡ区間では
｜Ｖ０−ｐ＋｜＞｜Ｖ０−ｐ−｜とし、長期間使用後の
Ｂ区間では｜Ｖ０−ｐ＋｜≫｜Ｖ０−ｐ−｜としてい
る。ピーク対ピーク値で見ると、Ａ区間ではＶｐｐ
（Ａ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜、Ｂ区間では
Ｖｐｐ（Ｂ) ＝｜Ｖ０−ｐ＋｜＋｜Ｖ０−ｐ−｜であ
り、Ｖｐｐ（Ａ）＝Ｖｐｐ（Ｂ）としている。このよう
に、始動電圧のＶｐｐを変化させることなく、グランド
面からのアンバランスのみを変化させる手段としては、
実施例５で挙げたような手段が有効である。

【００４６】また、上記ランプの使用時間を検出する手
段としては、ランプ電圧の変化を見ることが有効であ
る。ランプ電圧は、ランプの使用時間が経過するに伴い
上昇するので、ランプ電圧の変化を見ることでランプの
使用時間を検出できる。また、タイマー回路によりラン
プの使用時間を検出しても良い。本実施例により、ラン
プの使用時間も考慮した確実なランプ点灯が期待でき
る。

【００４７】（実施例８)以下に本発明の第８の実施例
について述べる。導電性皮膜付ランプを始動する場合、
導電性皮膜へのチャージアップが重要であることを述べ
てきた。図１６に導電性皮膜付ランプの等価回路を示
す。この等価回路から分かるように、電極と導電性皮膜
は分布容量のコンデンサで結合されている。この結合コ
ンデンサは数１０ｎＦ程度の容量があることが知られて
いる。電極から飛び出した電子は、この結合コンデンサ
を介して導電性皮膜に飛ぶため、放電灯に印加される周
波数に対して影響を受ける。すなわち、この結合コンデ
ンサのインピーダンスは低周波の方が高く、高周波では
低くすることができる。したがって、ランプ始動時に
は、周波数が高い方が結合コンデンサのインピーダンス
を低減することができるため、導電性皮膜に電子を効果
的にチャージできる。ただし、ランプ効率の面から判断
すると、通常の安定点灯時にはランプの発光に寄与しな
い導電性皮膜へのバイパス電流は少ない方が良い。

【００４８】以上の条件をまとめると、ランプ始動時の
周波数をｆｏｓｃとし、ランプ安定点灯時の周波数をｆ
ｓｔｂとすると、ｆｓｔｂ＜ｆｏｓｃとすることで、始
動時には放電路を確実に形成し、始動電圧を低減させる
ことができ、通常点灯時には効率良くランプを点灯させ
ることができる効果がある。

【００４９】（実施例９)実施例１〜８では、ランプの
始動改善に寄与する放電灯安定器の特性を示してきた。
以下に第９の実施例として、ランプ口金と専用ソケット
に関することを述べる。ランプ口金の形状を左右非対称
に構成し、専用ソケットにのみ入る構造にすることで、
より確実に始動改善を行うことができる。図１８はラン
プ口金の一例、図１９はランプソケットの一例を図示し
ている。図中、４はランプピン、５は凸部、６はランプ
ピン受け、７は窪みである。この例では、ランプ口金の
一方にランプ方向性判定用の凸部５を設けており、これ
に対応して、専用のランプソケットの一方にランプ方向
性判定用の窪み７を設けているので、反対方向に挿入す
ることを確実に防止できる。このように、ランプ口金の
形状を左右非対称に構成し、専用ソケットにのみ入る構
造にすることで、導電膜の抵抗率が小さい側の電極に印
加される始動電圧を接地電位に対してＶ１とし、導電膜
の抵抗率が大きい側の電極に印加される始動電圧を接地
電位に対してＶ２とすると、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜となる
ように始動電圧を印加する条件が確実に実施できる。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、管壁に放電路
方向に沿って抵抗を有し、その抵抗分布がランプ長手方
向中心から見て非対称なランプを交流電圧により点灯さ
せる放電灯点灯装置において、抵抗率が小さい側の電極
に印加される始動電圧を接地電位に対してＶ１とし、抵
抗率が大きい側の電極に印加される始動電圧を接地電位
に対してＶ２とすると、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜となるよう
に始動電圧を印加するようにしたので、ピーク対ピーク
値で見たときのランプの始動電圧を低下させることがで
き、使用電子部品の耐圧低減や小型化を実施できる。

【００５１】請求項２の発明によれば、ランプ始動時に
交流のランプ電圧に直流成分を重畳させて印加する手段
を具備するので、グランド面に対して正負対称な電圧を
出力するバラスト回路を用いる場合でも本発明の効果を
達成できる。請求項３の発明によれば、始動電圧の高さ
をグランド面に対して交番的に印加するようにしたの
で、ランプ逆挿入時にも対応できる。請求項４の発明に
よれば、ランプの使用時間に合わせて始動電圧を補正す
る手段を具備するので、使用時間の経過に伴い、ランプ
管壁の導電膜などの抵抗分布が変化しても、使用開始当
初の始動性能を維持することができる。

【００５２】請求項５の発明によれば、ランプ始動時の
周波数を、ランプ安定点灯時の周波数よりも高く設定し
たので、始動時には電極と管壁抵抗の間の分布容量のイ
ンピーダンスを下げて始動しやすくすることができ、ま
た、安定点灯時には電極と管壁抵抗の間の分布容量のイ
ンピーダンスを高くして、発光に寄与しないバイパス電
流を低減できる。請求項６の発明によれば、ランプ両端
の口金の形状を非対称とすることで、請求項１の条件を
満足する方向にのみ挿入可能とすることができ、本発明
の効果を確実に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるランプ電圧の微視的
な波形図である。

【図２】本発明に対する比較例におけるランプ電圧の微
視的な波形図である。

【図３】本発明の実施例２の回路図である。

【図４】本発明の実施例３の回路図である。

【図５】本発明の実施例４におけるランプ電圧の巨視的
な波形図である。

【図６】本発明の実施例５におけるランプ電圧の巨視的
な波形図である。

【図７】本発明の実施例５の第１区間におけるランプ電
圧の微視的な波形図である。

【図８】本発明の実施例５に用いるスイッチングデュー
ティのアンバランス制御の動作を説明するためのランプ
電圧の微視的な波形図である。

【図９】本発明の実施例５の第２区間におけるランプ電
圧の微視的な波形図である。

【図１０】本発明の実施例５の第３区間におけるランプ
電圧の微視的な波形図である。

【図１１】本発明の実施例６におけるランプ電圧の巨視
的な波形図である。

【図１２】本発明の実施例７におけるランプ管壁抵抗の
経年変化を示す説明図である。

【図１３】本発明の実施例７における長時間経過後の始
動電圧の変化を示すランプ電圧の巨視的な波形図であ
る。

【図１４】本発明の適合ランプである導電性皮膜付ラン
プの構造を示す一部破断正面図である。

【図１５】本発明の適合ランプである導電性皮膜付ラン
プの始動メカニズムを示す説明図である。

【図１６】本発明の適合ランプである導電性皮膜付ラン
プの等価回路図である。

【図１７】本発明の適合ランプである導電性皮膜付ラン
プの抵抗分布を各社別に示す特性図である。

【図１８】本発明の実施例９に用いるランプ口金の構造
を示す正面図である。

【図１９】本発明の実施例９に用いるランプソケットの
構造を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側断面
図である。

【図２０】従来例の放電灯点灯装置の回路図である。

【図２１】従来例の放電灯点灯装置の始動時のランプ電
圧を示す波形図である。

【符号の説明】

１放電灯点灯装置２導電性被膜付ランプ３始動補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA02 BA03 BB01 BC01 BC03 BC07 DB03 EA01 EA02 EB01 EB05 GA02 GB12 GC04 HA06 HB03 3K082 AA04 BA05 BA06 BA24 BB05 BD03 BD26 BD32 BE04 CA09 CA37 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管壁に放電路方向に沿って抵抗を有
し、その抵抗分布がランプ長手方向中心から見て非対称
なランプを交流電圧により点灯させる放電灯点灯装置に
おいて、抵抗率が小さい側の電極に印加される始動電圧
を接地電位に対してＶ１とし、抵抗率が大きい側の電極
に印加される始動電圧を接地電位に対してＶ２とする
と、｜Ｖ１｜＞｜Ｖ２｜となるように始動電圧を印加す
ることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】ランプ始動時に、交流のランプ電圧に
直流成分を重畳させて印加する手段を具備することを特
徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】始動電圧の高さをグランド面に対して
交番的に変化させる手段を具備することを特徴とする請
求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】ランプの使用時間に合わせて始動電圧
を補正する手段を具備することを特徴とする請求項１記
載の放電灯点灯装置。
【請求項５】ランプ始動時の周波数を、ランプ安定
点灯時の周波数よりも高くすることを特徴とする請求項
１記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】ランプ両端の口金形状を非対称とした
ことを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。