JPH04223097A - 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、一般的な光源として、蛍光灯、電
球などが知られている。まず、蛍光灯の特徴としては、
■始動時にフィラメントの加熱（先行予熱）が必要であ
る。■放電電圧と放電電流の関係が負特性のため、バラ
ストが必要である。■点灯中、放電電圧が一定である。 ■フィラメント加熱量は、始動時と点灯中の２つのモー
ドを持つ。■直流点灯は、カタホリシスが起こり、適さ
ない。などが挙げられる。

【０００３】次に、電球の特徴としては、■始動時に特
別な措置は必要でない。■バラストは必要ない。■直流
点灯も可能である。などが挙げられる。

【０００４】一方、近年、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
光放射電子管が知られている（特開昭５７−１３０３６
４号参照）。光放射電子管の概略構成を図３に示す。光
放射電子管１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２と、この管体２内に配設された熱
電子放射型のカソード３と、アノード４とで構成されて
いる。この光放射電子管１は、管体２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ｍＴｏｒｒ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３より放射された電子を
カソード３、アノード４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２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２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。

【０００５】光放射電子管の特徴としては、■始動時フ
ィラメントの加熱（先行予熱）が必要である。■バラス
トは必要ない。■点灯中、放電電圧が一定である。■フ
ィラメント加熱量は、始動時と点灯中の２つのモードを
持つ。が挙げられる。

【０００６】上述の蛍光灯、電球、光放射電子管の特徴
は、表１のようにまとめられる。つまり、光放射電子管
は、電球と蛍光灯の特徴を併せ持った光源である。

【０００７】

【表１】

【０００８】この光放射電子管の特徴に基づいた点灯装
置の一例を図４に示す。これは始動時及び点灯中にフィ
ラメント加熱電流を供給し、且つバラストの無い直流点
灯装置である。直流電源ＥとインダクタＬとスイッチン
グ素子Ｑ１　の直列接続からなる閉ループと、インダク
タＬと直流電源Ｅを阻止する方向のダイオードＤと光放
射電子管１、コンデンサＣ２　、スイッチング素子Ｑ２
　の並列回路の直列接続からなる閉ループと、スイッチ
ング素子Ｑ１　，Ｑ２　の制御回路５から構成されてい
る。スイッチング素子Ｑ１　がオンすると、直流電源Ｅ
、インダクタＬ、スイッチング素子Ｑ１　の直列接続か
らなる閉ループに電流が流れ、インダクタＬにエネルギ
ーが蓄えられる。スイッチング素子Ｑ１　がオフすると
、インダクタＬに蓄えられたエネルギーを電源として、
インダクタＬとダイオードＤと光放射電子管１、コンデ
ンサＣ２　、スイッチング素子Ｑ２　の並列回路の直列
接続から成る閉ループに電流が流れる。始動時は一定時
間スイッチング素子Ｑ２　をオンさせ、フィラメントに
電流を流し、フィラメントを加熱する。その後、スイッ
チング素子Ｑ２　をオフさせると、光放射電子管１に電
力が供給され、放電電流が流れる。そして、所望の光束
が得られる。点灯中のフィラメント加熱は、ダイオード
Ｄを通る電流のうちの交流成分がコンデンサＣ２　を介
してフィラメントに流れることによって得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図４の点灯装置では、
始動時にフィラメントに一定時間、ほぼ一定の電力が供
給され、フィラメントが加熱される。一方、光放射電子
管のフィラメントは始動時、放電開始するのに充分な温
度まで加熱されなければならないが、フィラメント間で
放電するいわゆるエンドグローが起こるまで加熱すると
、ランプ寿命にとって大きな悪影響をもたらす。エンド
グローが起きないレベルに加熱を抑えながら、低温時始
動においても充分なフィラメント加熱を得られることも
考慮すると始動時のフィラメント加熱量は厳格な範囲と
なる。しかるに、図４の点灯装置では、フィラメントの
エンドグローを防止するレベルにフィラメント加熱量を
抑えた場合、部品やランプのばらつき、周囲の環境によ
り始動しないことがある。このため、確実に始動させる
ためには、ランプの点灯判別、再始動回路等を付加しな
ければならない。

【００１０】また、図４の点灯装置において、電源を繰
り返しオン／オフした場合、その都度、フィラメントに
一定時間、一定電力が供給されるので、フィラメントに
エンドグローが発生してしまうという問題もある。これ
を防止するためには、電源オフから電源オンまでの時間
に応じて、始動時のフィラメント加熱時間を制御する手
段を追加する必要がある。すなわち、フィラメントの保
護を考慮すると、回路が複雑となるという問題がある。

【００１１】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、光放射電子管の
特徴に適合し、且つフィラメントに悪影響を及ぼすこと
がなく、しかも確実な始動が実現できる光放射電子管点
灯装置を簡単な構成で提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の光放射電子管点
灯装置にあっては、上記の課題を解決するために、図１
に示すように、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１を点灯する装置において、直流電源Ｅとスイッチン
グ素子Ｑ１　とインダクタＬの直列接続から成る閉ルー
プと、前記スイッチング素子Ｑ１　をオン・オフ制御す
るための制御回路５と、前記スイッチング素子Ｑ１　の
オン期間に前記インダクタＬに蓄えられたエネルギーを
電源として光放射電子管１に放電用電力を供給するルー
プと、光放射電子管１のフィラメントに加熱用電力を供
給するループとを有することを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の点灯装置では、電源投入後のフィラメ
ントの加熱が不充分な状態では、光放射電子管１の放電
ループ（つまり、アノード４とカソード３を通る経路）
に電流が流れないので、光放射電子管１のフィラメント
加熱ループ（つまり、カソード３の両端を通る経路）を
介して電流が流れるものであり、フィラメントには大き
な電流が流れる。そして、フィラメントの加熱が充分に
行われると、光放射電子管１の放電ループを介して電流
が流れるようになり、フィラメント加熱ループに集中し
て流れていた電流が放電ループにも分散されるので、フ
ィラメントに流れる電流は小さくなる。これにより、先
行予熱状態から点灯状態への移行が自動的に行われる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の一実施例の回路図である。以
下、その回路構成について説明する。直流電源Ｅは、交
流電源ＶｓをダイオードブリッジＤＢで全波整流し、平
滑用コンデンサＣ１　で平滑して直流電圧を得ている。 コンデンサＣ１　の直流電圧は、パワーＭＯＳＦＥＴよ
りなるスイッチング素子Ｑ１　を介してインダクタＬに
印加されている。スイッチング素子Ｑ１　は制御回路５
によりオン／オフ制御されている。インダクタＬの両端
には、逆流阻止用のダイオードＤ１　を介してコンデン
サＣ２　と光放射電子管１の並列回路が接続されている
。また、インダクタＬの一部を構成するインダクタＬｐ
は、逆流阻止用のダイオードＤ２　を介して光放射電子
管１のフィラメントとコンデンサＣ３　の並列回路に接
続されている。

【００１５】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　は制御回路５により適正な周波
数及びオン・デューティ（一周期に占めるオン期間の割
合）でオン／オフ制御される。スイッチング素子Ｑ１　
がオンのときは、直流電源Ｅ、スイッチング素子Ｑ１　
、インダクタＬの直列接続から成る閉ループに電流が流
れ、インダクタＬにエネルギーが蓄えられる。スイッチ
ング素子Ｑ１　がオフすると、インダクタＬに蓄えられ
たエネルギーを電源として、光放射電子管１の放電ルー
プとフィラメント加熱ループの２つのループに電流が流
れ得る。

【００１６】さて、電源を投入した始動時は、光放射電
子管１のフィラメントは未だ充分に加熱されていないの
で、放電ループを介しての放電は起きない。そのため、
本装置におけるインダクタＬのエネルギー放電経路は、
フィラメント加熱のループに限られる。よって、大きな
電流がフィラメントに流れ、フィラメントを充分に加熱
する。フィラメントが充分に加熱されて、放電可能な状
態となると、光放射電子管１の放電ループに電流が流れ
て、光放射電子管１が点灯する。すると、インダクタＬ
のエネルギー放電経路が２つとなり、インダクタＬ，Ｌ
ｐの比率に応じて放電電流とフィラメント加熱電流が流
れる。

【００１７】このインダクタＬの放電経路が１つから２
つに変化するのは、他制的なものではなく、フィラメン
トが放電可能な状態まで加熱され、放電を開始したか否
かによって、つまりランプの状態によりモードが自然に
切り換わる。よって、スイッチング素子Ｑ１　の周波数
及びオン・デューティ並びにインダクタＬ，Ｌｐの値を
適正な値に設定しておけば、所望の時間内でフィラメン
トが放電可能な状態まで加熱され、自然に始動する。

【００１８】本装置の場合、始動時と点灯中のモードは
表２のようにまとめられる。

【００１９】

【表２】

【００２０】以上のように、本装置では、始動するまで
が先行予熱時間となり、始動するまでは先行予熱電力と
して大きな電力がフィラメントに供給されるので、始動
ミスが起きることがない。この始動に要する時間は、ス
イッチング素子Ｑ１　の制御信号、部品の定数を適正に
設定すれば、所望の時間とすることができる。

【００２１】さらに、電源のオン／オフの繰り返し時の
ように、フィラメントが充分に加熱され、放電可能な状
態で始動した場合には、先行予熱のモード１から点灯時
のモート２に素早く移行するため、フィラメントの加熱
過剰によるエンドグローの発生はない。

【００２２】図２は本発明の他の実施例の回路図である
。この点灯装置は、図１の点灯装置のダイオードＤ２　
に並列にスイッチング素子Ｑ２　を接続し、且つ、ダイ
オードＤ２　のカソードと、光放射電子管１のカソード
３とコンデンサＣ３　の並列回路の間にコンデンサＣ４
　を直列的に挿入した構成になっている。なお、スイッ
チング素子Ｑ２　としてパワーＭＯＳＦＥＴを使用する
場合には、逆並列ダイオードＤ２　は内蔵の寄生ダイオ
ードで代用できる。

【００２３】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　は制御回路５により適正な周波
数及びオン・デューティでオン／オフされる。スイッチ
ング素子Ｑ１　がオンすると、直流電源Ｅ、スイッチン
グ素子Ｑ１　、インダクタＬの直列接続から成る閉ルー
プに電流が流れ、インダクタＬにエネルギーが蓄えられ
る。スイッチング素子Ｑ１　がオフすると、インダクタ
Ｌに蓄えられたエネルギーを電源として光放射電子管１
の放電ループと、フィラメント加熱ループという２つの
ループに電流が流れ得る。先行予熱時と点灯中のモード
は図１の点灯装置と同様である。図２の点灯装置では、
スイッチング素子Ｑ２　をスイッチング素子Ｑ１　と交
互にオン／オフさせており、これにより、交流電流がフ
ィラメントに流れる。なぜなら、インダクタＬｐ、スイ
ッチング素子Ｑ２　とダイオードＤ２　の並列回路、コ
ンデンサＣ４　、カソード３とコンデンサＣ３　の並列
回路の直列接続から成る閉ループが共振回路を形成して
いるからである。インダクタＬｐからコンデンサＣ４　
に向かう電流はダイオードＤ２　を流れ、その逆方向の
電流はスイッチング素子Ｑ２　を流れる。このように、
フィラメントの加熱電流を交流電流とすることにより、
フィラメントの輝点（スポット）を２箇所に分散させる
ことができ、フィラメントの寿命を長くすることができ
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチング素子を介
して直流電源からインダクタに流れる電流によりインダ
クタに蓄えられたエネルギーを電源として光放射電子管
に放電用電力を供給するループと、光放射電子管のフィ
ラメントに加熱用電力を供給するループとを有するもの
であるから、光放射電子管が点灯していないときには、
光放射電子管のフィラメントに大きな電流が流れて、充
分にフィラメントを加熱することができ、また、フィラ
メントの加熱により放電が可能な状態になると、光放射
電子管に放電電流が流れるようになり、それに伴ってフ
ィラメントの加熱電流が減少するものであり、先行予熱
状態から点灯状態への移行が自動的に行われ、周囲温度
や部品のばらつきに関係なく、確実な始動が可能となり
、過剰な先行予熱が行われることがないので、エンドグ
ローの発生を防止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回路図である。

【図２】本発明の他の実施例の回路図である。

【図３】一般的な光放射電子管の概略構成図である。

【図４】従来の点灯装置の回路図である。

【符号の説明】

１　　　　　　光放射電子管 ２　　　　　　管体 ３　　　　　　カソード ４　　　　　　アノード Ｅ　　　　　　直流電源 Ｌ　　　　　　インダクタ Ｑ１　　　　　スイッチング素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　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
   子管を点灯する装置において、直流電源とスイッチング
   素子とインダクタの直列接続から成る閉ループと、前記
   スイッチング素子をオン・オフ制御するための制御回路
   と、前記スイッチング素子のオン期間に前記インダクタ
   に蓄えられたエネルギーを電源として光放射電子管に放
   電用電力を供給するループと、光放射電子管のフィラメ
   ントに加熱用電力を供給するループとを有することを特
   徴とする光放射電子管点灯装置。