JPH04223092A - 光放射電子管点灯装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管内に封入した光放射
気体を加速電子の衝突によって励起して発光させるよう
にした光放射電子管を点灯する光放射電子管点灯装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、特開昭５７−１３０３６４号公報
に開示されているように、光放射電子管が知られている
。光放射電子管の概略構成を図１３に示す。光放射電子
管Ｇは、内部に低圧の光放射気体が封入され、透光性を
有する管体３と、この管体３内に配設された熱電子放射
型のカソード２と、アノード１とで構成されている。 この光放射電子管Ｇは、管体３内を完全な真空状態とす
るのではなく、水銀蒸気などのような光放射気体が数ｍ
Ｔｏｒｒ程度存在する低真空状態としている。そして、
熱電子放射型のカソード２より放射された電子をカソー
ド２、アノード１の間に印加された電子加速用電圧によ
る電界によって加速して、水銀蒸気などよりなる光放射
気体に加速電子を衝突させることにより、水銀などを電
離及び励起して紫外線放射を起こさせるようになってい
る。一方、管体３の内面には、紫外線を可視光に変換す
る紫外線励起型の蛍光体が塗布されており、この蛍光体
によって紫外線から可視光への変換が行われ、透光性の
管体３を介して所望の可視光が得られるようになってい
る。この光放射電子管は、小型・軽量・低コスト・高効
率のランプとして注目されている。

【０００３】この光放射電子管の点灯装置の一例を図１
４に示す。この点灯装置では、第１の直流電源Ｅ１　の
正極を光放射電子管Ｇのアノード１に接続し、第１の直
流電源Ｅ１　の負極を光放射電子管Ｇの熱電子放射型カ
ソード２の一方の端子２ａに接続することにより、第１
の閉ループを構成している。また、第２の直流電源Ｅ２
　の負極を熱電子放射型カソード２の一方の端子２ａに
接続し、第２の直流電源Ｅ２　の正極を熱電子放射型カ
ソード２の他方の端子２ｂに接続することにより、第２
の閉ループを構成している。第１の閉ループにより第１
の直流電源Ｅ１　から光放射電子管Ｇに直流電力が供給
され、アノード１からカソード２に放電電流Ｉが流れる
。さらに、第２の閉ループにより熱電子放射型のカソー
ド２に直流電力が供給され、常時加熱電流Ｉｆが流れ、
点灯中適正な光束、色温度等が得られるようにカソード
２が加熱される。

【０００４】しかしながら、図１４の点灯装置において
は、図１５のように放電電流Ｉと常時加熱電流Ｉｆが熱
電子放射型のカソード２の一方の端子２ａに流れ込むの
で、図１５の点Ｐ１　付近が赤熱する。この赤熱部は抵
抗値が上昇し、放電に対して、その抵抗が挿入されたこ
とになり、電力損失が増える。よって、結果的にランプ
効率が低下するという問題があった。さらに、赤熱部の
カソードが消耗し、ランプ寿命が短くなるという問題も
あった。また、赤熱部の熱により管体内面に塗布された
蛍光体が焼け、光束維持率が低下するという問題があっ
た。

【０００５】そこで、図１６のような点灯装置が考えら
れた。この点灯装置では、直流電源Ｅ１　の正極を光放
射電子管Ｇのアノード１に接続し、直流電源Ｅ１　の負
極を光放射電子管Ｇのカソード２の一方の端子２ａに接
続することにより、第１の閉ループを構成している。ま
た、高周波交流電源Ｅ３　をトランスＴを介して光放射
電子管Ｇのカソード２に接続することにより第２の閉ル
ープを構成している。直流電源Ｅ１　は光放射電子管Ｇ
に直流電力を供給し、第１の閉ループに放電電流Ｉが流
れる。高周波交流電源Ｅ３　は光放射電子管Ｇのカソー
ド２に交流電力を供給し、第２の閉ループに常時加熱電
流Ｉｆを流し、点灯中、適正な光束、色温度等が得られ
るように加熱する。

【０００６】この点灯装置では、高周波交流電源Ｅ３　
が図１７のような極性のときは、常時加熱電流Ｉｆはカ
ソード２の端子２ｂから端子２ａに向いて流れ、放電電
流Ｉはアノード１からカソード２の端子２ａに流れる。 次に、高周波交流電源Ｅ３　が図１８のような極性のと
きには、常時加熱電流Ｉｆは、カソード２の端子２ａか
ら端子２ｂに向いて流れ、放電電流Ｉはアノード１から
カソード２の端子２ｂを通り、トランスＴを介して電源
に戻る。上記のように、この点灯装置は、カソード２を
常時加熱する高周波交流電源Ｅ３　の極性により放電電
流Ｉの流れるカソード２の端子が交番するので、図１４
の点灯装置のようにカソードの１箇所が赤熱することは
避けられ、その赤熱による悪影響も減らすことができる
。

【０００７】しかしながら、図１６の点灯装置において
も完全に赤熱が無くなる訳ではない。図１７，図１８の
いずれの場合にも、放電電流Ｉと常時加熱電流Ｉｆが同
方向に流れて加算されるため、図１７，図１８の点Ｐ２
　，Ｐ３　の付近では赤熱の傾向が現れ、図１４の点灯
装置と同様に悪影響がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１４や図１６に示す
点灯装置においては、放電電流Ｉと常時加熱電流Ｉｆが
カソード２上で同方向に流れて加算されることによりカ
ソード２に赤熱部が発生する。カソード２に赤熱部が発
生すると、その部分の抵抗値が上昇し、その抵抗が放電
に対して直列に挿入されたことになり、電力損失が増え
る。このため、ランプ効率が低下するという問題がある
。さらに、カソードが消耗し、ランプ寿命を縮めるとい
う問題も引き起こす。また、赤熱部によって蛍光体が焼
け、光束維持率が低下するという問題もある。

【０００９】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、光放射電子管点
灯装置において、光放射電子管のカソードの赤熱を防止
し、電力損失を低減してランプ効率を改善し、ランプ寿
命を長くすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の光放射電子管点
灯装置は、上記の課題を解決するために、図１に示すよ
うに、２端子２ａ，２ｂの間に設けられたカソード２と
１端子のアノード１を有する光放射電子管Ｇと、直流電
源Ｅ１　，Ｅ２　と、直流電源Ｅ１　，Ｅ２　から供給
される放電電流Ｉ１　，Ｉ２　が光放射電子管Ｇのアノ
ード１からカソード２を介してカソード両端の２端子２
ａ，２ｂにそれぞれ流れ得る２つの閉ループと、カソー
ド２に直流限流素子を介して常時加熱電流Ｉｆを供給す
る交流電源Ｅ３　とからなり、いずれかの閉ループに流
れる放電電流Ｉ１，Ｉ２　に対してカソード２上の常時
加熱電流Ｉｆを逆方向としたことを特徴とするものであ
る。

【００１１】ここで、放電電流Ｉ１　，Ｉ２　が流れる
２つの閉ループは、図１に示すように、第１の直流電源
Ｅ１　から光放射電子管Ｇのアノード１、カソード２を
介してカソード２の第１の端子２ａに流れる閉ループと
、第２の直流電源Ｅ２　から光放射電子管Ｇのアノード
１、カソード２を介してカソード２の第２の端子２ｂに
流れる閉ループとから構成すれば良い。また、図４に示
すように、これら２つの閉ループにそれぞれスイッチン
グ素子Ｑ１　，Ｑ２　を挿入し、各スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２　を交流電源Ｅ３　の極性に同期して交互にオ
ン／オフ制御する制御回路Ｓを設けることが好ましい。 さらに、図７に示すように、放電電流Ｉが流れる２つの
閉ループのうち一方を選択するためのスイッチング素子
Ｑを設け、このスイッチング素子Ｑを交流電源Ｅ３　の
極性に同期して切り換え制御する制御回路Ｓを設けても
良い。

【００１２】

【作用】本発明の点灯装置では、図１に示すように、直
流電源Ｅ１　，Ｅ２　から供給される放電電流Ｉ１　，
Ｉ２　が光放射電子管Ｇのアノード１からカソード２を
介してカソード両端の各端子２ａ，２ｂにそれぞれ流れ
、この放電電流Ｉ１　，Ｉ２　のいずれかに対してカソ
ード２上の常時加熱電流Ｉｆを逆方向としたので、光放
射電子管Ｇのカソード２上で電流が打ち消されて、カソ
ード２の赤熱を抑えることができる。また、図４に示す
ように、２つの閉ループにそれぞれスイッチング素子Ｑ
１　，Ｑ２　を挿入したり、図７に示すように、２つの
閉ループのうち一方を選択するためのスイッチング素子
Ｑを設けて、交流電源Ｅ３　の極性に同期してスイッチ
ング素子を切り換えるようにすれば、放電電流Ｉと常時
加熱電流Ｉｆを常に逆方向とすることができ、光放射電
子管Ｇのカソード２の赤熱を有効に抑えることができる
。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。本実施例で
は、第１の直流電源Ｅ１　と、第２の直流電源Ｅ２　と
、交流電源Ｅ３　を有している。まず、第１の直流電源
Ｅ１　の正極を光放射電子管Ｇのアノード１に接続し、
直流電源Ｅ１　の負極を光放射電子管Ｇのカソード２の
一方の端子２ａに接続して、第１の閉ループを構成して
いる。また、第２の直流電源Ｅ２　の正極を光放射電子
管Ｇのアノード１に接続し、直流電源Ｅ２　の負極を光
放射電子管Ｇのカソード２の他方の端子２ｂに接続して
、第２の閉ループを構成している。さらに、交流電源Ｅ
３　はトランスＴの１次側に接続されており、トランス
Ｔの２次側とコンデンサＣとカソード２の直列接続によ
る第３の閉ループを構成している。なお、直流電源Ｅ１
　とＥ２　は同電位である。

【００１４】本点灯装置における光放射電子管Ｇの放電
電流Ｉは、第１の直流電源Ｅ１　から供給される第１の
放電電流Ｉ１　と第２の直流電源Ｅ２　から供給される
第２の放電電流Ｉ２　の和、つまり、Ｉ＝Ｉ１　＋Ｉ２
　によって得られる。直流電源Ｅ１　とＥ２　は同電位
であるから、Ｉ１　＝Ｉ２　＝Ｉ／２である。さらに、
トランスＴの２次側に直流を阻止するコンデンサＣが直
列に接続されていることにより、第１の放電電流Ｉ１　
はアノード１からカソード２を介して端子２ａのみを流
れ、第２の放電電流Ｉ２　はアノード１からカソード２
を介して端子２ｂのみを流れる。

【００１５】この点灯装置では、交流電源Ｅ３　による
常時加熱電流Ｉｆが図２の極性のときには、Ａ点付近で
は、Ｉ１　−Ｉｆの電流が流れ、Ｂ点付近ではＩ２　＋
Ｉｆ（＝Ｉ／２＋Ｉｆ）の電流が流れる。常時加熱電流
Ｉｆが図３の極性のときには、Ａ点付近では、Ｉ１　＋
Ｉｆ（＝Ｉ／２＋Ｉｆ）の電流が流れ、Ｂ点付近では、
Ｉ２　−Ｉｆ（＝Ｉ／２−Ｉｆ）の電流が流れる。すな
わち、本点灯装置では、カソード２での放電電流Ｉと常
時加熱電流Ｉｆの加算の程度が小さくなっている。よっ
て、赤熱部の発生が従来例に比べると抑えられる。さら
に、図１の（　　）内のダイオードを付加すれば、直流
電源Ｅ１　，Ｅ２　に電位差がある場合でも安定した動
作が得られる。

【００１６】本発明の他の実施例を図４に示す。本実施
例では、図１の実施例に対して、スイッチング素子Ｑ１
　，Ｑ２　と、その制御回路Ｓを追加したものである。 まず、第１の直流電源Ｅ１　の正極をスイッチング素子
Ｑ１　を介して光放射電子管Ｇのアノード１に接続し、
直流電源Ｅ１　の負極を光放射電子管Ｇのカソード２の
一方の端子２ａに接続して、第１の閉ループを構成して
いる。 また、第２の直流電源Ｅ２　の正極をスイッチング素子
Ｑ２　を介して光放射電子管Ｇのアノード１に接続し、
直流電源Ｅ２　の負極を光放射電子管Ｇのカソード２の
他方の端子２ｂに接続して、第２の閉ループを構成して
いる。 さらに、交流電源Ｅ３　はトランスＴの１次側に接続さ
れ、トランスＴの２次側とコンデンサＣとカソード２の
直列接続からなる第３の閉ループを構成している。

【００１７】以下、本実施例の動作について説明する。 制御回路Ｓはスイッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　を同時に
はＯＮさせない。スイッチング素子Ｑ１　がＯＮした場
合には、トランスＴの２次側にコンデンサＣが接続され
ていることにより、図５に示すように、直流電源Ｅ１　
からスイッチング素子Ｑ１　、光放射電子管Ｇのアノー
ド１、カソード２を介して端子２ａにのみ放電電流Ｉが
流れる。 スイッチング素子Ｑ２　がＯＮした場合には、図６に示
すように、直流電源Ｅ２　からスイッチング素子Ｑ２　
、光放射電子管Ｇのアノード１、カソード２を介して端
子２ｂにのみ放電電流Ｉが流れる。以上のように、スイ
ッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　のＯＮ／ＯＦＦの状態によ
り、放電電流Ｉが流れるカソード２の端子が決定される
。そこで、スイッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　のＯＮのタ
イミングは、交流電源Ｅ３　の極性に同期して、図５及
び図６に示すように、常時加熱電流Ｉｆが放電電流Ｉを
打ち消すように設定する。このように、本点灯装置では
、スイッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　のどちらかがＯＮし
ているときでも、カソード２上では放電電流Ｉと常時加
熱電流Ｉｆが完全に打ち消す方向に流れている。よって
、カソード２上に赤熱部が発生することを抑えることが
できる。

【００１８】本発明のさらに他の実施例を図７に示す。 本実施例では、直流電源Ｅ１　は１つとし、切り換え用
のスイッチング素子Ｑによりカソード２のいずれかの端
子２ａ，２ｂに直流電源Ｅ１　の負極を接続するように
構成している。スイッチング素子Ｑが図示された状態で
あるときには、直流電源Ｅ１　の正極、光放射電子管Ｇ
のアノード１、カソード２の一方の端子２ａ、スイッチ
ング素子Ｑ、直流電源Ｅ１　の負極を通る第１の閉ルー
プが構成される。また、スイッチング素子Ｑが図示され
た状態とは反対側に切り換えられた状態であるときには
、直流電源Ｅ１　の正極、光放射電子管Ｇのアノード１
、カソード２の他方の端子２ｂ、スイッチング素子Ｑ、
直流電源Ｅ１　の負極を通る第２の閉ループが構成され
る。さらに、交流電源Ｅ３　はトランスＴの１次側に接
続され、トランスＴの２次側とコンデンサＣとカソード
２の直列接続からなる第３の閉ループを構成している。 制御回路Ｓはスイッチング素子Ｑを交流電源Ｅ３　の極
性に同期して切り換える。

【００１９】以下、本実施例の動作について説明する。 スイッチング素子Ｑが端子２ａ側に接続されたときは、
トランスＴの２次側にコンデンサＣが接続されているこ
とにより、図８に示すように、直流電源Ｅ１　から光放
射電子管Ｇのアノード１、カソード２を介して端子２ａ
のみを通って放電電流Ｉが流れる。スイッチング素子Ｑ
が端子２ｂ側に接続されたときは、図９に示すように、
直流電源Ｅ１　から光放射電子管Ｇのアノード１、カソ
ード２を介して端子２ｂのみを通って放電電流Ｉが流れ
る。 図８の状態と図９の状態は、交流電源Ｅ３　の極性に同
期して常時加熱電流Ｉｆが放電電流Ｉを打ち消すように
切り換えられる。

【００２０】本点灯装置では、図８及び図９に示すよう
に、スイッチング素子Ｑが端子２ａ，２ｂのどちら側に
接続された場合でも、カソード２上では放電電流Ｉと常
時加熱電流Ｉｆが完全に打ち消す方向に流れている。よ
って、カソード２上に赤熱部が発生することを抑えるこ
とができる。

【００２１】本発明の別の実施例を図１０に示す。本実
施例では、直流電源Ｅ１　の正極を光放射電子管Ｇのア
ノード１に接続し、直流電源Ｅ１　の負極をスイッチン
グ素子Ｑ１　と抵抗Ｒ１　の並列回路を介して光放射電
子管Ｇのカソード２の一方の端子２ａに接続している。 また、交流電源Ｅ３　はトランスＴの１次側に接続し、
トランスＴの２次側と、スイッチング素子Ｑ１　と抵抗
Ｒ１　の並列回路と、カソード２の端子２ａ，２ｂと、
スイッチング素子Ｑ２　と抵抗Ｒ２　の並列回路の直列
接続による閉ループを構成している。制御回路Ｓはスイ
ッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　を同時にＯＮしないように
制御している。

【００２２】以下、本実施例の動作について説明する。 スイッチング素子Ｑ１　がＯＮすると、図１１に示すよ
うに、直流電源Ｅ１　から光放射電子管Ｇのアノード１
、カソード２を介して端子２ａを通る閉ループに主に放
電電流Ｉが流れる。スイッチング素子Ｑ２　がＯＮする
と、図１２に示すように、直流電源Ｅ１　から光放射電
子管Ｇのアノード１、カソード２を介して端子２ｂを通
る閉ループに主に放電電流Ｉが流れる。スイッチング素
子Ｑ１　，Ｑ２　のＯＮのタイミングは、交流電源Ｅ３
　の極性に同期して、常時加熱電流Ｉｆが放電電流Ｉを
打ち消すように設定する。

【００２３】本点灯装置では、図１１及び図１２に示す
ように、スイッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　のどちらがＯ
Ｎの場合でも、カソード２上では、放電電流Ｉと常時加
熱電流Ｉｆがほぼ打ち消す方向に流れている。よって、
カソード２上に赤熱部が発生することを抑えることがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、光放射電
子管のカソードに流れる放電電流と常時加熱電流が逆方
向となるようにしたから、カソード上の赤熱部の発生を
抑えることができ、赤熱部の発生によるランプ効率の低
下、ランプ寿命の短縮、光束維持率の低下を防ぐことが
できるという効果がある。

【００２５】請求項２記載の発明によれば、第１の直流
電源から光放射電子管のアノード及びカソードの第１の
端子を通る閉ループと、第２の直流電源から光放射電子
管のアノード及びカソードの第２の端子を通る閉ループ
を有するので、放電電流は２つの閉ループに分散して流
れ、カソードの常時加熱電流と逆方向となる放電電流は
カソード上で打ち消されて赤熱部の発生を抑えることが
でき、また、カソードの常時加熱電流と同方向となる放
電電流はカソード上で加算されるが、放電電流が分散さ
れているので、赤熱部の発生は抑えられるという効果が
ある。

【００２６】請求項３記載の発明によれば、２つの閉ル
ープにそれぞれスイッチング素子を挿入し、光放射電子
管のカソードに常時加熱電流を流す交流電源の極性に同
期してスイッチング素子を切り換えるようにしたので、
放電電流を常時加熱電流と常に逆方向となるように流す
ことができ、カソード上の赤熱部の発生を有効に抑える
ことができるという効果がある。

【００２７】請求項４記載の発明によれば、２つの閉ル
ープのいずれか一方を選択するスイッチング素子を設け
て、光放射電子管のカソードに常時加熱電流を流す交流
電源の極性に同期してスイッチング素子を切り換えるよ
うにしたので、放電電流を常時加熱電流と常に逆方向と
なるように流すことができ、カソード上の赤熱部の発生
を有効に抑えることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック回路図である。

【図２】本発明の一実施例の第１の動作を説明するため
の回路図である。

【図３】本発明の一実施例の第２の動作を説明するため
の回路図である。

【図４】本発明の他の実施例のブロック回路図である。

【図５】本発明の他の実施例の第１の動作を説明するた
めの回路図である。

【図６】本発明の他の実施例の第２の動作を説明するた
めの回路図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例のブロック回路図で
ある。

【図８】本発明のさらに他の実施例の第１の動作を説明
するための回路図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例の第２の動作を説明
するための回路図である。

【図１０】本発明の別の実施例のブロック回路図である
。

【図１１】本発明の別の実施例の第１の動作を説明する
ための回路図である。

【図１２】本発明の別の実施例の第２の動作を説明する
ための回路図である。

【図１３】光放射電子管の概略構成を示す斜視図である
。

【図１４】従来例のブロック回路図である。

【図１５】従来例の動作を説明するための回路図である
。

【図１６】他の従来例のブロック回路図である。

【図１７】他の従来例の第１の動作を説明するための回
路図である。

【図１８】他の従来例の第２の動作を説明するための回
路図である。

【符号の説明】

１　　　　　　アノード ２　　　　　　カソード ２ａ　　　　第１のカソード端子 ２ｂ　　　　第２のカソード端子 ３　　　　　　管体 Ｃ　　　　　　コンデンサ Ｅ１　　　　　直流電源 Ｅ２　　　　　直流電源 Ｅ３　　　　　交流電源 Ｇ　　　　　　光放射電子管 Ｉ　　　　　　放電電流 Ｉｆ　　　　常時加熱電流 Ｑ　　　　　　スイッチング素子 Ｑ１　　　　　スイッチング素子 Ｑ２　　　　　スイッチング素子 Ｒ１　　　　　抵抗 Ｒ２　　　　　抵抗 Ｓ　　　　　　制御回路 Ｔ　　　　　　トランス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　２端子の間に設けられたカソードと１
   端子のアノードを有する光放射電子管と、直流電源と、
   直流電源から供給される放電電流が光放射電子管のアノ
   ードからカソードを介してカソード両端の２端子にそれ
   ぞれ流れ得る２つの閉ループと、カソードに直流限流素
   子を介して常時加熱電流を供給する交流電源とからなり
   、いずれかの閉ループに流れる放電電流に対してカソー
   ド上の常時加熱電流を逆方向としたことを特徴とする光
   放射電子管点灯装置。
2. 【請求項２】　　放電電流が流れる２つの閉ループは、
   第１の直流電源から光放射電子管のアノード、カソード
   を介してカソードの第１の端子に流れる閉ループと、第
   ２の直流電源から光放射電子管のアノード、カソードを
   介してカソードの第２の端子に流れる閉ループとから構
   成されることを特徴とする請求項１記載の光放射電子管
   点灯装置。
3. 【請求項３】　　２つの閉ループにそれぞれスイッチン
   グ素子を挿入し、各スイッチング素子を交流電源の極性
   に同期して交互にオン／オフ制御する制御回路を設けた
   ことを特徴とする請求項２記載の光放射電子管点灯装置
   。
4. 【請求項４】　　放電電流が流れる２つの閉ループのう
   ち一方を選択するためのスイッチング素子を設け、この
   スイッチング素子を交流電源の極性に同期して切り換え
   制御する制御回路を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の光放射電子管点灯装置。