JPH0211995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、けい光ランプ等の低圧水銀蒸気放電
灯の点灯装置に関する。 （従来の技術） けい光ランプ、殺菌ランプ等のようにアルゴ
ン、クリプトンのような原子量の大きい不活性ガ
スを含む低圧水銀蒸気放電灯を低温下で交流点灯
した場合、管壁に縞模様を呈する現象（以下、ス
トライエーシヨンという。）が生じやすいことが
知られている。 （発明が解決しようとしている問題点） このストライエーシヨンの発生メカニズムは詳
でないが、ときには点灯期間中継続して、明るさ
のちらつき等の不快感を与えるものであつた。 これに対して、本発明者らは、種々研究の結
果、放電灯のランプ電流を直流バイアスしてラン
プ電流を正負非対称にすることにより、上記スト
ライエーシヨンに伴う明るさのちらつきの発生を
実質的に防止できることを見出だした。本発明
は、上記発見に基づいてなされたもので、上記ス
トライエーシヨンの問題を解決するとともに、常
温時での無駄な電力消費を抑制し、また、過大直
流バイアスによるカタホリシス現象および電極の
過度の損傷によるランプ短寿命化を防止すること
を目的とする。 ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、低温時においては非対称化手段を機
能させてランプ電流を直流バイアスすることによ
り、正負非対称化し、常温時には上記直流バイア
スを停止ないし軽減するように作用する対称化手
段を具備したことを構成上の特徴とする。 以下、本発明の詳細を第１図を参照して説明す
る。１はけい光ランプ等の低圧水銀蒸気放電灯
で、交流電源２から安定器３を介して付勢され
る。なお、本発明において安定器３はどのような
ものでもよい。４は非対称化手段で、放電灯１に
対してランプ電流を直流バイアスして、ランプ電
流を正負非対称にするものである。この非対称化
手段４は、図においては直流電源として示されて
おり、前記交流電源２に対して直列に接続されて
いる。５は対称化手段で、常温時には前記直流バ
イアスを停止ないし軽減するように作用する。こ
の対称化手段は、図においては上記非対称化手段
４に直流接続されたスイツチ６と、非対称化手段
４および前記スイツチ６を短絡可能なスイツチ７
とからなるものとして示されている。そして、低
温時において、スイツチ６は閉成しているが、ス
イツチ７は開放し、常温時（例えば15℃以上）に
はスイツチ６，７の状態が逆転するように構成さ
れている。 （作用） 次に作用を説明する。低温時には、非対称化手
段４が機能して放電灯１のランプ電流を直流バイ
アスする。これにより、ランプ電流は正負非対称
となるので、放電灯１にはストライエーシヨンは
生じるものの、直流電界によつて縞の移動が速く
なり、視感上はストライエーシヨンが発生してい
ないのと同等となり、したがつて明るさのちらつ
きは実質的に防止できる。常温時には、対称化手
段５が上記直流バイアスを停止ないし軽減するよ
うに作用する。そして、この常温時には一般にス
トライエーシヨンが生じにくいので、ストライエ
ーシヨンの問題はない。これに対して、直流バイ
アスが停止ないし軽減されることによつて、無駄
な電力消費が抑制されるとともに、過大な直流バ
イアスを行つた場合に生じるカタホリシス現象の
発生と一方の電極の損傷によるランプ短寿命化を
防止できる。 第２図は本発明の他の構成を示す。このものは
非対称化手段８を放電灯１と並列的に設けた点で
第１図のものと異なつている。なお、並列的と
は、間に他の手段が介在することを許容すること
を意味し、直列的の用語も同様である。また、第
１図と同様に放電灯１を交流電源２から安定器３
を介して点灯する。非対称化手段８は、直流電源
１０およびインピーダンス装置１１の直列回路に
よつて構成し得る。対称化手段１２は、低温時に
閉成し、常温時に開放するスイツチとして示され
ており、上記非対称化手段８に直列的に接続され
ている。第２図に示す構成においても、その作用
は第１図のそれと同様であるので、説明は省略す
る。 第３図は本発明の具体的な一実施例を示す。な
お、図中第１図と同一部分には同一符号を付して
ある。１３は安定器としてのチヨークコイルであ
る。本実施例において、非対称化手段はダイオー
ドからなる。また、対称化手段は、温度・抵抗特
性が負特性であり、常温例えば15℃付近で抵抗値
が急変する非直線性抵抗素子１５からなる。この
抵抗素子１５すなわち対称化手段は、ダイオード
１４すなわち非対称化手段に並列に接続されてい
る。 次に、第３図示実施例の作用を説明する。交流
電源２の電圧がダイオード１４と同極性であると
きは、このダイオード１４を介して放電灯１に半
波のランプ電流が供給される。一方、非直線性抵
抗素子１５を介して正負対称のランプ電流が流れ
ようとするが、ダイオード１４の順方向となる半
波においては非直線性抵抗素子１５はダイオード
１４により短絡される。これに対し、ダイオード
１４の逆方向となる半波においては抵抗素子１５
を介してランプ電流が流れる。低温時には、抵抗
素子１５の抵抗が大きく、したがつて、このとき
のランプ電流はダイオードを介して流れる他の半
波の電流より小さい。すなわち、低温時には非対
称化手段が機能して第４図イに示すようにランプ
電流は正負非対称になる（たとえばランプ電流の
正負の値が平均値で１：1.01〜1.05）。これに伴
つて、放電灯１のストライエーシヨンによる明る
さのちらつきは前述の理由により実質的に防止で
きる。次に、常温時には非直線性抵抗素子１５
は、その抵抗が小さいから、ダイオード１４の逆
方向となる半波において抵抗素子１５を介して流
れるランプ電流は、ダイオード１５を介して流れ
る他の半波のランプ電流に比較して差がなくなる
か、相対的に少なくなる。すなわち、ランプ電流
は、正負対称化され、前述のように所期の改善が
行われる。また、本実施例のように非直線性抵抗
素子１５を用いてダイオード１４によつて非対称
化されたランプ電流を対称化するものにあつて
は、常温時の非直線性抵抗素子１５の電力損失が
低温時のそれより小さくなるので、常温時におけ
る無駄な電力消費を軽減できる。なお、既述のよ
うに常温時にはストライエーシヨンが生じにくい
ため、常温時においてランプ電流の非対称を軽減
しても問題はない。また、本実施例の場合、非直
線性抵抗素子１５としては、常温における抵抗が
極めて小さくなるものが好ましいが、これに限ら
ずある程度の抵抗値を示すものであつても、本発
明の目的は達成できるので、さしつかえない。さ
らに、ダイオード１４と直列に小抵抗を接続する
ことによつて、常温時におけるランプ電流の対称
化を一層良好にすることも可能である。さらにま
た、非直線性抵抗素子１５と直列およびまたは並
列に他のインピーダンス素子を設けることは必要
に応じてなし得る。 つぎに実験結果を示す。 （実験その１） 第３図に示した構成において、 交流電源２の出力周波数：45KHz 放電灯１：40Wけい光ランプ（東芝製FLR40S／
Ｍ／37「商品名ワツトブライター」、アルゴンお
よびクリプトンを封入、管径32mm を用い、ランプ電流の正(A)、負(B)値の比Ａ／Ｂを
異ならせてそれぞれ20本づつ始動、点灯した結果
は下表および第１１，１２図イに示すとおりであ
つた。なお、いずれも周囲温度は５℃、ランプ電
流値（実効値）は0.34Aである。また。第１１図
は横軸がランプ電流値の正・負の比Ａ／Ｂであ
り、縦軸がストライエーシヨンによるちらつき発
生率である。さらに、第１２図は横軸が上記Ａ／
Ｂであり、縦軸がストライエーシヨンによるちら
つきの消滅までに要した時間である。第１１図お
よび第１２図において、横軸は対数目盛としてあ
る。

【表】 上記表および第１１図、第１２図のようにラン
プ電流を直流バイアスしてランプ電流値の比Ａ／
Ｂを1.001以上とすることにより、ストライエー
シヨンによるちらつき発生率を小さくでき、か
つ、このちらつきが消滅するまでの時間も短くで
きた。特に1.01以上では第１１図および第１２図
からも明らかなようにより一層効果的である。ま
た、本実験に使用した放電灯は周囲温度が15℃〜
18℃以上ではストライエーシヨンが視感上発生し
なかつた。したがつて、非直線性抵抗素子１５を
放電灯に対応させて15℃〜18℃でその抵抗値が急
激に低下するものを用いることによつて、常温時
には不必要な直流バイアスを停止ないしは軽減で
きた。 （実験その２） 放電灯１：110Wけい光ランプ（東芝製
FLR110H／Ａ）アルゴン封入、管径38mm を、上記と同様に20本づつ始動、点灯した結果は
下表および第１１，１２図ロに示すとおりであ
る。なお、いずれもランプ電流値（実効値）は
0.58Aであり、他は実験その１の場合と同じであ
る。

【表】 本実験によつても、直流バイアスしてランプ電
流の正・負値の比Ａ／Ｂを1.001以上にすること
により、ストライエーシヨンによるちらつき発生
率を小さくでき、かつ、このちらつきが消滅する
までの時間も短かくできた。また、本実験に使用
した放電灯は周囲温度が10℃以上ではストライエ
ーシヨンが視感上発生しなかつた。したがつて、
非直線性抵抗素子１５として10℃でその抵抗値が
急激に低下するものを用いることによつて、常温
時における不必要な直流バイアスを停止ないしは
軽減できた。 （実験その３） 放電灯２：40Wけい光ランプ（東芝製FLR40S／
Ｍ）アルゴン封入、管径32mm を用い、上記と同様に始動、点灯した結果は、上
記110Wけい光ランプの場合とほぼ同様であつた。 第５図〜第７図は、本発明のさらに他の実施例
を説明するもので、それぞれ要部のみを示してい
る。第５図の実施例は、非対称化手段１６がダイ
オード１７と抵抗１８との並列回路を主要部とし
て構成され、一方、対称化手段１９が前記非対称
化手段１６に並列接続したトランジスタ２０およ
びこのトランジスタ２０のベース・エミツタ間に
接続した温度・抵抗特性が正特性の非直線性抵抗
素子２１を主要部として構成されている。その他
の構成については既述の本発明の構成と同様であ
る。本実施例では、低温時にはトランジスタ２０
がオフしており、常温時にはトランジスタ２０が
オンする。したがつて、低温時には実質的に非対
称化手段のみが機能するので、ランプ電流は直流
バイアスされて対称となる。また、常温時には非
対称化手段との協働により対称化手段が機能する
ので、直流バイアスはなくなり、ランプ電流は対
称となる。 第６図の実施例は、第５図の実施例とほぼ同様
であるが、対称化手段１９′がトランジスタ２０
とこのトランジスタのコレクタ・ベース間に接続
した負特性の非直線性抵抗素子２２を主要部とし
て構成されている。本実施例の作用および特徴は
第５図の実施例とほぼ同様である。 第７図の実施例は、対称化手段２４が非対称化
手段１６と並列に接続したサーマルスイツチから
構成されている。本実施例も既述実施例と本質的
に変わらないことは容易に理解されるであろう。 第８図および第９図は、本発明のさらに他の実
施例を示す。それぞれ第２図と同一部分に同一符
号を付してある。第８図において、非対称化手段
３０は降圧トランスと整流装置から構成され、交
流電源２による安定器３の出力と並列的に低圧直
流電圧を放電灯１に供給することによつて、ラン
プ電流を非対称化するものである。一方、対称化
手段３１は、非対称化手段３０の出力を既述のよ
うに温度に応じて制御するスイツチである。本実
施例において、対称化手段３１としては、第５図
〜第７図示の対称化手段を温度特性を逆にして用
いることができる。さらに、これらに限らず他の
構成を用いることができることは容易に理解され
るであろう。 第９図の実施例は、放電灯１と並列的に接続し
た非対称化手段３２をダイオード３８及びコンデ
ンサ３４の直列回路と、前記ダイオード３３に並
列接続したインピーダンス素子３５を主要部とし
て構成したものである。対称化手段３６は、常温
時に開放するスイツチで、コンデンサ３４に直列
に設けられている。この対称化手段３６も第８図
のものと同様に構成してよい。また、前記インピ
ーダンス素子３５を負特性の非直線性抵抗素子と
してもよい。本実施例の作用は既述の説明から容
易に理解できるので、説明を省略する。 なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
なく、例えば低圧水銀蒸気放電灯を点灯する交流
電源は数ＫHz〜数百ＫHzの高周波交流を出力する
ものであつてもよい。この場合、第１０図のよう
にインバータ等を使用すれば簡単に実現できる。
また、交流電源の出力波形も正弦波に限らず矩形
波等であつてもよい。さらに、非対称化手段は、
放電灯のランプ電流を直流バイアスすることによ
り正負非対称化するものであれば、どのような構
成であつてもよいことは容易に理解されるであろ
う。もちろん、非対称手段としてダイオードを用
いる場合に、それらを直列した複数個のをもつて
構成してもよいことはいうまでもない。さらにま
た、対称化手段は、上記バイアスを停止ないし軽
減させるものであれば、どのような構成であつて
もよいことは容易に理解されるであろう。また、
本発明において低温、常温の基準は、相対的なも
ので、放電灯によつてその温度範囲が相違するこ
とがある。例えばクリプトンを含んだ省電力形の
けい光ランプ（東芝製「ワツトブライター」）の
場合、15℃以上ではストライエーシヨンが生じに
くくなり、従来の一般形けい光ランプの場合、５
〜10℃以上でストライエーシヨンが生じにくくな
る。したがつて、このような放電灯の特性を考慮
して低温、常温の基準が判断される。 ［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明はランプ電流を直
流バイアスすることにより正負非対称化する非対
称化手段と、低温時には上記非対称化手段を機能
させ、常温時には上記直流バイアスを停止ないし
軽減するように作用する対称化手段とを具備した
から、ストライエーシヨンが生じやすい低温時に
おいてはストライエーシヨンによる明るさのちら
つきを実質的に防止できるのはもちろん、ストラ
イエーシヨンが生じにくい常温時においては不必
要なランプ電流の非対称をなくすことによつて、
無駄な電力消費やカタホリシスの発生と電極の過
度の損傷によるランプ短寿命化を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の異なる構成を示
す回路図、第３図は具体的な実施例を示す回路
図、第４図は第３図の作用を説明するランプ電流
波形図、第５図〜第７図は他の実施例を示す要部
回路図、第８図〜第１０図はさらに他の実施例を
示す回路図、第１１図および第１２図は実験結果
を示す曲線図である。 １……低圧水銀蒸気放電灯、４，８，１６，３
０，３２……非対称化手段、５，１２，１９，１
９′，２４，３１，３６……対称化手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流点灯される低圧水銀蒸気放電灯と； この放電灯のランプ電流を直流バイアスするこ
   とにより正負非対称化する非対称化手段と； 低温時においては上記非対称化手段を機能さ
   せ、常温時には上記直流バイアスを停止ないし軽
   減するように作用する対称化手段と； を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 ２ 前記非対称化手段は、前記低圧水銀蒸気放電
   灯と直列的に接続されており； 前記対称化手段は、非対称化手段と並列的に接
   続されている； ことを特徴とする特許請求の範囲１記載の放電灯
   点灯装置。 ３ 前記非対称化手段は、前記低圧水銀蒸気放電
   灯に対して並列的に接続されており； 前記対称化手段は、非対称化手段と直列的に接
   続されている； ことを特徴とする特許請求の範囲１記載の放電灯
   点灯装置。 ４ 前記非対称化手段は、ダイオードからなり； 前記対称化手段は、その主要部が温度・抵抗特
   性が負特性の非直線性抵抗素子からなる； ことを特徴とする特許請求の範囲２記載の放電灯
   点灯装置。 ５ 前記非対称化手段は、その主要部がダイオー
   ドからなり； 前記対称化手段は、上記ダイオードと並列的に
   接続されたトランジスタと、このトランジスタの
   ベース・エミツタ間に接続された温度・抵抗特性
   が正特性の非直線性抵抗素子を含んで構成されて
   いる； ことを特徴とする特許請求の範囲２記載の放電灯
   点灯装置。 ６ 前記非対称化手段は、低温時に閉成し、常温
   時に開放するスイツチからなる； ことを特徴とする特許請求の範囲３記載の放電灯
   点灯装置。