JPH0332198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は放電灯のフイラメントを予熱した後に
始動する放電灯始動装置に関するものである。

［背景技術］ 従来の放電灯始動装置として、放電灯のフイラ
メントに予熱電流を供給して、適当な時間が経過
すると、予熱電流を遮断し、電圧パルスを放電灯
に印加して点灯させるものがあつた。しかし、こ
の従来方式では、予熱時間をタイマ等で便宜的に
決定していたために、フイラメントが予熱過多と
なつて、放電灯の寿命が短くなつたり、黒化現象
が発生したり、また逆に予熱不足のために放電灯
を点灯できなかつたりするという欠点があつた。

また、他の従来の放電灯始動装置としては、予
熱電流と同時に高圧パルスを印加し、フイラメン
トが暖まつてグロー放電が開始されると、放電灯
が点灯するという方式のものもある。しかし、こ
の方式では予熱が不充分な時に高圧パルスを印加
するために、放電灯の寿命が短くなるという欠点
があつた。

そこで、上記問題を解消するために、フイラメ
ントのエンドグローによる発光を検出して放電灯
を始動する方式が提案されている。この方式は、
放電灯のフイラメントが予熱電流により暖められ
て、フイラメント内でグロー放電が始まつた時点
における発光を検出し、このとき高圧パルスを印
加して放電灯を始動するものであり、放電灯にと
つて最適の始動タイミングが得られるという利点
がある。

しかしながら、反面エンドグロー発光を検出す
るためには、高感度で安定なセンサを必要とする
欠点があつた。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであ
り、その目的とするところは、高感度で安定なセ
ンサ等を必要とすることなく、最適な始動タイミ
ングで放電灯を始動できる放電灯始動装置を提供
することにある。

［発明の開示］ 本発明は、放電灯のフイラメントを予熱する
と、フイラメントに流れる予熱電流、フイラメン
ト抵抗、あるいはフイラメントの両端電圧が経時
的に変化し、フイラメントが充分に加熱された時
点で発生するグロー放電による変化が上記電気特
性の変化に表れる点に着目したもので、フイラメ
ント予熱時のフイラメントの経時的な電気特性変
化を表す放電灯の電流信号あるいは電圧信号を包
絡線検波する包絡線検波回路と、この包絡線検波
回路の出力を微分してフイラメント内で発生する
グロー放電の開始時点を検出する微分回路とを備
え、この微分回路の出力でグロー放電の開始時点
にスイツチング回路により予熱電流を遮断させて
放電灯を始動させることにより、フイラメント内
で発生するグロー放電の開始する時点を、フイラ
メントの経時的な電気特性変化から検出して、放
電灯始動の最適なタイミングを得るようにしたも
のである。

［実施例 １］ 第１図乃至第３図に本発明の一実施例を示す。
本実施例の放電灯始動装置は、交流電源１にチヨ
ークコイル等の安定要素２を介して放電灯３の両
フイラメント３ａ，３ｂの各一端が接続されると
共に、両フイラメント３ａ，３ｂの各他端ａ，ｂ
間にスイツチング回路４が接続され、このスイツ
チング回路４を通して両フイラメント３ａ，３ｂ
に予熱電流を流してフイラメント３ａ，３ｂを予
熱した後に、予熱電流を遮断して放電灯を始動す
るものにおいて、フイラメント３ｂの両端ｂ，ｃ
間の電圧変化からフイラメント３ｂ内で発生する
グロー放電の開始する時点を検出し、このグロー
放電の開始時点で放電灯３を始動するようにした
ものであつて、このようにフイラメント３ｂの両
端ｂ，ｃ間の電圧変化からフイラメント３ｂ内で
発生するグロー放電の開始する時点を検出するた
めに、フイラメント予熱時のフイラメント３ｂの
両端ｂ，ｃ間の電圧を包絡線検波する包絡線検波
回路５と、この包絡線検波回路５の出力を微分し
てフイラメント３ｂ内で発生するグロー放電の開
始時点を検出する微分回路６とを備えている。

まず、放電灯３を予熱したときのフイラメント
３ｂの両端ｂ，ｃ間の電圧の変化について説明す
る。今、フイラメント３ｂに予熱電流が流される
と、フイラメント３ｂが加熱されていく。ここ
で、フイラメント抵抗は熱的に正特性を示すた
め、予熱初期段階においてはフイラメント３ｂの
加熱と共に抵抗値が上昇し、そのためフイラメン
ト３ｂの両端ｂ，ｃ間の電圧は第３図ａに示すよ
うに上昇する。但し、第３図ａでは半波のみを示
してある。

そして、フイラメント３ｂが充分に加熱され
て、フイラメント３ｂの両端ｂ，ｃ間電圧が水銀
の電離電圧以上になると、フイラメント３ｂ内に
おいてグロー放電が開始される。この際にはフイ
ラメント３ｂの一端から他端への放電により、電
子の一部がフイラメント３ｂを通過することなく
流れる。このため、端子ｂ，ｃ間の抵抗は見掛け
上低下し、フイラメント３ｂの両端ｂ，ｃ間の電
圧は第３図ａに示すように低下する。そして、そ
の後は水銀の電離電圧付近でほぼ一定した電圧と
なる。

このようにフイラメント３ｂが充分に予熱され
てグロー放電が開始される時点で、フイラメント
３ｂの両端ｂ，ｃ間の電圧にその変化が生じるの
で、本実施例ではこのグロー放電の開始による電
圧変化を包絡線検波回路５及び微分回路６で検出
し、グロー放電の開始時点でスイツチング回路４
に放電灯３を始動するトリガをかけるようにした
ものである。

具体的には、フイラメント３ｂの両端ｂ，ｃ間
の電圧を包絡線検波回路５で検波すると、第３図
ｂに示す出力が得られ、この包絡線検波回路５の
出力を微分回路６に通すと、フイラメント３ｂの
両端ｂ，ｃ間電圧が低下するグロー放電開始時刻
t₁、つまりはフイラメント３ｂが充分に予熱され
た時点を検出することができる。従つて、この時
点でスイツチング回路４に予熱電流を遮断して放
電灯３を始動するトリガをかけると、最適な始動
タイミングで放電灯３を始動できることになる。

第２図は第１図における始動回路部分Ａの具体
回路例であり、包絡線検波回路５を整流用ダイオ
ードD₁と平滑用のコンデンサC₁及び抵抗R₁で構
成すると共に、微分回路６をダイオードD₂、抵
抗R₂，R₃及びコンデンサC₂で構成し、さらにス
イツチング回路４を、両フイラメント３ａ，３ｂ
の各他端ａ，ｂ間に抵抗R₆を介して常閉接点r₁が
接続されると共に、両フイラメント３ａ，３ｂの
各他端ａ，ｂ間に励磁コイルと常閉接点r₂とが抵
抗R₆，R₇を介して接続されたリレーRyと、微分
回路６の出力に応じて導通して上記リレーRyを
駆動するトランジスタTrと、ツエナダイオード
ZD、ダイオードD₃及び抵抗R₄，R₅で構成してあ
る。

以下、この具体回路の動作を説明する。今、電
源が投入されると、リレー接点r₁は常閉であるの
で、抵抗R₈を通つてフイラメント３ａ，３ｂに
予熱電流が即座に流れる。このときのフイラメン
ト３ｂの両端ｂ，ｃ間の電圧を包絡線検波回路５
の整流用ダイオードD₁で半波整流すると共に、
この半波整流出力をコンデンサC₁及び抵抗R₁で
積分する。ここで、コンデンサC₁及び抵抗R₁の
時定数を充分長くすると、フイラメント３ｂの両
端ｂ，ｃ間の電圧の半波を包絡線検波することが
できる。この第３図ｂに示す包絡線検波出力の予
熱初期の段階（電圧が減少する前の段階）では微
分回路６の出力は正電圧となり、この電圧はスイ
ツチング回路４のダイオードD₃で阻止されるた
め、トランジスタTrは非導通状態に保持され、
リレーRyが動作しない。従つて、リレー接点r₁
及び抵抗R₈を介してフイラメント３ａ，３ｂに
予熱電流が流し続けられる。

そして、上述したようにフイラメント３ａ，３
ｂが充分に加熱されてグロー放電が開始され、フ
イラメント３ｂの両端ｂ，ｃ間の電圧が減少する
と、このとき微分回路６の出力は第３図ｃに示す
ように正から負に反転する。このとき、スイツチ
ング回路４のダイオードD₃を介してトランジス
タTrのベース電流が流れることにより、トラン
ジスタTrが導通し、このためリレーRyの励磁コ
イルに電流が流れ、リレー接点r₁は開き、これに
より放電灯３に高圧パルスが印加されて放電灯３
が始動される。なお、リレー接点r₁が開いたとき
には同時にリレー接点r₂が閉じ、リレー接点r₁の
開いた状態は保持される。このように本実施例に
よれば、フイラメント３ｂのの両端ｂ，ｃ間の電
圧変化からグロー放電の開始時点、つまりはフイ
ラメント３ｂが充分に予熱された時点を検出し、
この時点で放電灯３を始動するようにしてあるた
め、放電灯３を最適な始動タイミングで始動する
ことができ、予熱不足や予熱過多等の問題が生じ
ない。しかも、フイラメント３ｂの両端ｂ，ｃ間
の電圧の変化からグロー放電の開始時点を検出す
るようにしてあるので、エンドグローによる発光
を検出する方式のように高感度で安定なセンサを
必要とせず、包絡線検波回路５と微分回路６とい
つた一般的な簡易な構成の回路でグロー放電の開
始時点を検出できる。

［実施例 ２］ 第４図乃至第６図に本発明の他の実施例を示
す。本実施例では、両フイラメント３ａ，３ｂに
流れる予熱電流からフイラメント３ｂ内で発生す
るグロー放電の開始する時点を検出し、このグロ
ー放電の開始時点で放電灯３を始動するようにし
たものであり、このように両フイラメント３ａ，
３ｂに流れる予熱電流からフイラメント３ｂ内で
発生するグロー放電の開始する時点を検出するた
めに、フイラメント予熱時の両フイラメント３
ａ，３ｂに流れる予熱電流により両フイラメント
３ａ，３ｂの各他端ａ，ｂ間に発生する電圧を包
絡線検波する包絡線検波回路５と、この包絡線検
波回路５の出力を微分してフイラメント３ａ，３
ｂ内で発生するグロー放電の開始時点を検出する
微分回路６とを備えている。

以下に、放電灯３を予熱したときの両フイラメ
ント３ａ，３ｂに流れる予熱電流の変化について
説明する。今、フイラメント３ａ，３ｂに予熱電
流が流れると、フイラメント３ａ，３ｂが加熱さ
れ、上述したようにフイラメント抵抗は熱的に正
特性を示すため、予熱初期段階においてはフイラ
メント３ａ，３ｂの加熱と共に抵抗値が上昇し、
そのため予熱電流は第６図ａに示すように減少す
る。但し、第６図ａでは半波波形のみを示してあ
る。

そして、フイラメント３ａ，３ｂが充分に加熱
されて、夫々のフイラメント３ａ，３ｂの両端
ａ，ｂ間の電圧が水銀の電離電圧以上になると、
フイラメント内においてグロー放電が開始され
る。この際にはフイラメント３ａ，３ｂの夫々に
おいて上述したようにフイラメント３ａ，３ｂの
一端から他端への放電により、電子の一部がフイ
ラメント３ａ，３ｂを通過することなく流れるた
め、フイラメント抵抗は見掛け上低下し、フイラ
メント３ａ，３ｂを流れる予熱電流は第６図ａに
示すように増大する。そして、その後、夫々のフ
イラメント３ａ，３ｂの両端電圧が水銀の電離電
圧付近でほぼ一定した電圧となることにより、予
熱電流も一定になる。

このようにフイラメント３ａ，３ｂが充分に予
熱されグロー放電が開始された時点で、予熱電流
にその変化が生じるので、本実施例ではこのグロ
ー放電の開始による予熱電流の変化を包絡線検波
回路５及び微分回路６で検出し、グロー放電の開
始時点でスイツチング回路４に放電灯３を始動す
るトリガをかけるようにしたものである。

第５図は第４図における始動回路部分Ａの具体
回路例であり、この第５図は包絡線検波回路５の
入力段に降圧用抵抗R₉と、ダイオードD₄、コン
デンサC₃及び抵抗R₁₀よりなる遅延回路７を設け
てあり、またトランジスタTrの代わりにサイリ
スタThを用い、さらにこのサイリスタThのゲー
ト回路の構成が異なる点を除いて、第２図と同じ
ものである。

以下、この具体回路の動作を説明する。今、電
源が投入されると、リレー接点r₁は常閉であるの
で、抵抗R₈を通つてフイラメント３ａ，３ｂに
予熱電流が即座に流れ、以降この予熱電流は第６
図ａに示すように変化して流れる。ここで、包絡
線検波回路５はスイツチング回路４の抵抗R₈の
両端に発生する電圧Vabを包絡線検波するように
したもので、この電圧Vabは予熱電流に比例して
おり、この包絡線検波回路５からは第６図ｂに示
す出力が得られる。但し、このまま包絡線検波回
路５の出力を微分回路６に通した場合、交流電源
１の投入時に第６図ｃに示すピーク波形Ｐが生
じ、スイツチング回路４に電流投入時にトリガが
かかることになるので、この電源投入時の出力を
取り除くために、遅延回路７を包絡線検波回路５
の入力段に設けてある。このようにして遅延回路
７を通した電圧Vabを包絡線検波回路５で包絡線
検波し、この検波出力を微分回路６で微分する
と、第６図ｄに示す出力が得られる。そして、微
分回路６の出力をツエナダイオードZDを介して
サイリスタThのゲートに印加すると、微分回路
６の出力が負から正に反転する時点、つまりはフ
イラメント３ａ，３ｂが充分に予熱されグロー放
電が開始される時点でサイリスタThが導通して、
上述の第１の実施例と同様にして放電灯３を始動
することができる。なお、ツエナダイオードZD
は電源投入時の微分回路６の出力を除去するため
に設けてある。上述の説明から明らかなように本
実施例によつても第１の実施例と同様の効果が得
られる。

なお、第２図または第５図の回路において、包
絡線検波回路５の整流用ダイオードD₁の代わり
に、第７図に示すダイオードブリツジDBを用い
て、全波整流出力からグロー放電の開始時点を検
出するようにしても良い。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、フイラメント予熱時の
フイラメントの経時的な電気特性変化を表す放電
灯の電流信号あるいは電圧信号を包絡線検波する
包絡線検波回路と、この包絡線検波回路の出力を
微分してフイラメント内で発生するグロー放電の
開始時点を検出する微分回路とを備え、この微分
回路の出力でグロー放電の開始時点にスイツチン
グ回路により予熱電流を遮断させて放電灯を始動
させているので、フイラメントが充分に予熱され
てフイラメント内でグロー放電が開始する時点
を、フイラメントの経時的な電気特性変化から検
出し、この時点で放電灯を始動することができ、
このため予熱不足や予熱過多が生じない。しか
も、グロー放電の開始時点をフイラメントの経時
的な電気特性の変化を表す放電灯の電流信号ある
いは電圧変化信号から検出しているので、エンド
グローによる発光を検出する方式のように高感度
で安定なセンサを必要とせず、包絡線検波回路と
微分回路といつた一般的な簡易な構成の回路でグ
ロー放電の開始時点を検出できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路構成を示すブ
ロツク図、第２図は同上の具体回路図、第３図ａ
〜ｃは同上の各部の波形図、第４図は他の実施例
の回路構成を示すブロツク図、第５図は同上の具
体回路図、第６図ａ〜ｄは同上の各部の波形図、
第７図は別の包絡線検波回路を示す回路図であ
る。 １は交流電源、２は安定器、３は放電灯、３
ａ，３ｂはフイラメント、４はスイツチング回
路、５は包絡線検波回路、６は微分回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流電源に安定要素を介して放電灯の両フイ
   ラメントの各一端を接続すると共に、両フイラメ
   ントの各他端間にスイツチング回路を接続し、こ
   のスイツチング回路を通して両フイラメントに予
   熱電流を流してフイラメントを予熱した後に、予
   熱電流を遮断して放電灯を始動する放電灯始動装
   置において、フイラメント予熱時のフイラメント
   の経時的な電気特性変化を表す放電灯の電流信号
   あるいは電圧信号を包絡線検波する包絡線検波回
   路と、この包絡線検波回路の出力を微分してフイ
   ラメント内で発生するグロー放電の開始時点を検
   出する微分回路とを備え、この微分回路の出力で
   グロー放電の開始時点にスイツチング回路により
   予熱電流を遮断させて放電灯を始動させて成る放
   電灯始動装置。 ２ 上記フイラメント予熱時のフイラメントの経
   時的な電気特性変化を表す放電灯の電流信号ある
   いは電圧信号として、一方のフイラメントの両端
   電圧を用いて成る特許請求の範囲第１項記載の放
   電灯始動装置。 ３ 上記フイラメント予熱時のフイラメントの経
   時的な電気特性変化を表す放電灯の電流信号ある
   いは電圧信号として、両フイラメントに流れる予
   熱電流を用いて成る特許請求の範囲第１項記載の
   放電灯始動装置。