JPH04324286A - 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、カソードとなるフィラ
メントと、フィラメントから放出された電子を加速する
加速用電極とが、加速電子の衝突により励起されて発光
する光放射気体を封入したバルブ内に対置された光放射
電子管を点灯させ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】従来より、図８に示すような構造の光放
射電子管１が知られている（たとえば、特開昭５７−１
３０３６４号公報）。光放射電子管１は、ガラス等の透
光性材料により形成されたバルブ１の中に、熱電子放出
型のカソードとなるフィラメント１ｂと、フィラメント
１ｂから放出された電子を加速する加速用電極１ｃとを
対置した構成を有している。バルブ１ａの内部は、水銀
蒸気などの光放射気体および希ガスであるネオンの混合
ガスが数ミリＴｏｒｒ程度封入されて低真空になってい
る。 また、バルブ１ａの内周面には、紫外線を可視光線に変
換する蛍光体（図示せず）が塗布されている。

【０００３】光放射電子管１を点灯させるには、フィラ
メント１ｂの両端間に給電することによって電子を放出
させるとともに、フィラメント１ｂが負極、加速用電極
１ｃが正極となるようにフィラメント１ｂと加速用電極
１ｃとの間に加速用電圧を印加することによって電子を
加速する。加速電子は、バルブ１ａの中に封入された気
体の原子や分子に衝突することによって、電離させたり
励起したりするのであって、光放射気体が水銀蒸気であ
れば主として紫外線が放射されることになる。この紫外
線は蛍光体によって可視光線に変換され、バルブ１ａか
ら可視光線が放射されるのである。この光放射電子管１
は、小形、軽量、低コスト、高効率という長所を有し、
今後、需要が増加するものとして期待されている。

【０００４】ところで、光放射電子管１の加速用電圧は
、１０〜２０Ｖと比較的低電圧であって、ランプ電力は
２０〜３０Ｗ程度に設定される。したがって、点灯時の
ランプ電流は、２Ａ以上の大電流になるのが普通である
。その結果、フィラメント１ｂを大電流用に設計するこ
とが必要になる。一方、この光放射電子管１を始動する
には、加速用電圧を印加する前に、十分な量の熱電子が
放出される温度になるまでフィラメント１ｂを予熱して
おくことが必要である。しかしながら、上述したように
、フィラメント１ｂが大電流用に設計されているもので
あるから、所要の温度になるまでフィラメント１ｂを加
熱するためには、２０Ｊ程度の大きな電力が必要になる
。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の光放射電子
管１に対して、フィラメント１ｂを予熱する電力を、定
電流で供給する場合と、定電圧で供給する場合とについ
て考察する。まず、加速用電圧を印加する前に、フィラ
メント１ｂに対して、一定の予熱電流を通電時間ｈだけ
流す場合について考える。フィラメント１ｂは、予熱電
流の通電による温度上昇に伴って抵抗値が増大するから
、図９に示すように、予熱電流の通電中にフィラメント
１ｂの両端電圧が上昇することになる。すなわち、加速
用電圧を印加して光放射電子管１を始動する際のフィラ
メント１ｂの両端電圧をＶｓとすれば、電圧Ｖｓはフィ
ラメント１ｂの温度を反映していることになる。そこで
、フィラメント１ｂの温度が適正であるか、不十分であ
るか、過剰であるかを、電圧Ｖｓによって識別すること
が可能になる。図９に示した電圧Ｖｓの各領域■、■、
■は、それぞれフィラメント１ｂの温度が不十分である
領域、適正である領域、過剰である領域に対応する。加
速用電圧を印加する時点でフィラメント１ｂの温度が適
正であるときには、光放射電子管１を始動することがで
きる。また、フィラメント１ｂの温度が不十分であると
、フィラメント１ｂから放出される電子の量が不十分で
あるから始動できないことになる。逆にフィラメント１
ｂの温度が過剰であれば、始動はするが、フィラメント
１ｂの両端間の電位差が大きくなりすぎてフィラメント
１ｂの両端間で放電（いわゆる、エンドグロー）が生じ
ることになる。放電の発生時には閃光が生じるから、安
定した光出力が得られず不快感を与えることになる。ま
た、放電によって、フィラメント１ｂをターゲットとす
るスパッタリング現象が生じることになり、バルブ１の
内周面にフィラメント１ｂを形成している物質が飛散し
てバルブ１が黒化することになる。光放射電子管１のバ
ルブ１は比較的小形であるから、フィラメント１ｂを形
成している物質が飛散すると、バルブ１の内周面のほぼ
全面が黒化することになり、光出力が大幅に低下すると
いう問題が生じる。

【０００６】要するに、光放射電子管１に加速用電圧を
印加する時点で、フィラメント１ｂの両端電圧Ｖｓが、
領域■の範囲内であることが必要条件になる。しかしな
がら、この必要条件を満たすように予熱電流と通電時間
ｈとを設定しているとしても、図１０に示すように、フ
ィラメント１ｂに対して予熱電流を通電時間ｈだけ流し
た後に、予熱電流を一旦停止し、その後、再び予熱電流
を通電時間ｈだけ流すというような制御であると、予熱
が過剰である場合と同様に、フィラメント１ｂの両端間
で放電が生じることになる。すなわち、フィラメント１
ｂがすでに加熱された後に、フィラメント１ｂへの通電
を一旦停止し、その後、フィラメント１ｂが十分に冷却
される前にフィラメント１ｂの予熱を再び開始すると、
加速用電圧を印加する時点でフィラメント１ｂが過剰に
予熱されることになる。

【０００７】一方、フィラメント１ｂに対して一定の予
熱電圧を通電時間ｈだけ印加する場合には、フィラメン
ト１ｂの温度上昇による抵抗値の増加に伴ってフィラメ
ント１ｂを通過する電流が減少することになる。したが
って、上述したような大電力をフィラメント１ｂに供給
して十分な予熱を行うとすれば、予熱に要する時間を短
縮するために、予熱電圧をできるだけ高く設定するのが
望ましいことになる。しかしながら、予熱電圧を高く設
定すると、フィラメント１ｂの温度が十分に上昇して電
子が放出され始めたときに、定電流で予熱する場合と同
様に、フィラメント１ｂの両端間で放電が発生すること
になる。

【０００８】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、フィラメントの予熱の際にフィラメントの両
端間で放電が生じるのを防止した光放射型電子管点灯装
置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、カ
ソードとなるフィラメントと、フィラメントから放出さ
れた電子を加速する加速用電極とが、加速電子の衝突に
より励起されて発光する光放射気体を封入したバルブ内
に対置された光放射電子管を点灯させる光放射電子管点
灯装置において、フィラメントと加速用電極との間にフ
ィラメントから放出された電子を加速する加速用電圧を
印加する点灯用給電手段と、フィラメントに加熱用の電
力を供給するフィラメント加熱手段と、フィラメントの
両端間での放電の発生を抑制する放電抑制手段とを備え
ているのである。

【００１０】請求項２の発明では、放電抑制手段は、フ
ィラメントの両端間に放電が生じない程度の規定範囲内
の一定電圧をフィラメントに印加するようにフィラメン
ト加熱手段を制御するのである。請求項３の発明では、
放電抑制手段は、フィラメントの両端間での放電の発生
の有無を検出し、放電の発生を抑制するようにフィラメ
ント加熱手段によるフィラメントへの供給電力を制御す
るのである。

【００１１】

【作用】請求項１の構成によれば、フィラメントの両端
間での放電の発生を抑制するように放電抑制手段を設け
ているので、放電による閃光の発生を防止して光量を安
定させるとともに、放電に伴うバルブの黒化を防止する
ことができて所定の光量を長期間に亙って維持すること
ができるのである。

【００１２】請求項２および請求項３は、放電抑制手段
の望ましい実施態様である。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）図１に示すように、基本的には、光放射電
子管１に対して加速用電圧を印加する点灯用給電手段と
しての点灯用給電回路２と、光放射電子管１のフィラメ
ント１ｂに加熱用の電力を供給するフィラメント加熱手
段であるフィラメント加熱回路３とを備える。点灯用給
電回路２およびフィラメント加熱回路２は、商用交流電
源などによって電力が供給される。

【００１４】点灯用給電回路２は、加速用電圧として直
流電圧を出力し、フィラメント１ｂの一端が負極、加速
用電極１ｃが正極になるように、光放射電子管１に出力
電圧を印加する。ここに、光放射電子管１を安定して点
灯させるために、加速用電極１ｃと点灯用給電回路２と
の間に、所要のインピーダンスを挿入するようにしても
よい。フィラメント加熱回路３は、フィラメント１ｂに
供給する電力を出力する加熱電力供給部３ａと、フィラ
メント１ｂの両端間での放電の発生を抑制する放電抑制
手段である放電抑制制御部３ｂとを備えている。

【００１５】光放射電子管１を点灯させるには、まず、
点灯用給電回路２の動作を停止させた状態でフィラメン
ト加熱回路３を動作させてフィラメント１ｂを予熱する
。光放射電子管１が発光するのに必要な量の電子を放出
できる温度までフィラメント１ｂが加熱されると、点灯
用給電回路２が作動して加速用電圧が光放射電子管１に
印加され、光放射電子管１が点灯する。フィラメント加
熱回路３の加熱電力供給部３ａは、光放射電子管１の点
灯後も点灯維持に必要な量の電子が放出できるように、
必要に応じてフィラメント１ｂに電力を供給する。 ここにおいて、加熱電力供給部３ａからのフィラメント
１ｂへの供給電力は、フィラメント１ｂの両端間での放
電が発生しないように、放電抑制制御部３ｂによって制
御されるのである。

【００１６】図１の基本構成に対応するものとして、本
実施例では、フィラメント加熱回路３を、出力電圧が一
定な交流電源として構成している。すなわち、放電抑制
制御部３ｂは、加熱電力供給部３ａの出力電圧を一定化
するように動作する。図２に示すように、フィラメント
加熱回路３の出力は、結合トランスＴを介してフィラメ
ント１ｂに供給される。結合トランスＴの２次巻線は、
センタタップを有しており、点灯用給電回路２の負極は
センタタップに接続される。

【００１７】ところで、フィラメント１ｂを予熱する際
のフィラメント１ｂの両端電圧Ｖｐは、図９を用いて説
明したように、所定の範囲Ｖ１　≦Ｖｐ≦Ｖ２　である
ときに正常に点灯するのであって、この範囲よりも低い
と電子の放出量が不十分になって加速用電圧を印加して
も光放射電子管１が点灯しないのであり、逆にこの範囲
よりも高いとフィラメント１ｂの両端間での放電が生じ
ることになる。そこで、フィラメント加熱回路３の出力
電圧Ｖｏは、図９の領域■に対応するように、Ｖ１　≦
Ｖｏ≦Ｖ２　に設定される。この範囲でフィラメント１
ｂへの印加電圧を一定に保つことにより、フィラメント
１ｂの両端間での放電の発生が防止されるとともに、フ
ィラメント１ｂの予熱後に、点灯用給電回路２からフィ
ラメント１ｂと加速用電極１ｃとの間に加速用電圧を印
加すれば、ただちに光放射電子管１が点灯するのである
。また、点灯用給電回路２からの加速用電圧の印加を停
止した後に、フィラメント１ｂの温度が十分に下がって
いない状態で、加速用電圧を再び印加した場合でも、フ
ィラメント１ｂに印加される電圧が一定であることによ
り、フィラメント１ｂの両端間での放電が生じないので
ある。その結果、フィラメント１ｂをターゲットとする
スパッタリング現象が発生せず、バルブ１ａの黒化など
フィラメント１ｂの両端間での放電による悪影響が防止
できるのである。また、フィラメント１ｂは温度が高い
ほど抵抗値が高くなるのであって、フィラメント１ｂへ
の印加電圧が一定であることによって、フィラメント１
ｂへの通電電流はフィラメント１ｂの温度が高くなるほ
ど小さくなるように自己制御されるから、フィラメント
１ｂの過剰加熱が防止できるのである。

【００１８】ここにおいて、フィラメント加熱回路３の
出力電圧を、初めから一定電圧に保っているとすると、
図３に示すように、フィラメント１ｂの温度が低く抵抗
値が低いときには大きな電流（いわゆるラッシュ電流）
が流れ、以後、フィラメント１ｂの温度上昇に伴って電
流が減少することになる。したがって、電源投入直後に
流れるラッシュ電流によって、フィラメント加熱回路３
の構成部品に大きなストレスがかかることになる。その
ため、フィラメント加熱回路３に定格値の大きな部品を
用いることが要求され、コスト高につながるおそれがあ
る。

【００１９】そこで、図４に示すように、予熱時におけ
るフィラメント１ｂへの通電電流に上限値を設定したり
、図５に示すように、予熱時の初期におけるフィラメン
ト１ｂへの通電電流を徐々に増加させるような制御を行
えば、フィラメント加熱回路３の構成部品に大きなスト
レスがかかることが防止でき、信頼性が向上するととも
に、コストの低減や小型化につながるのである。このよ
うな制御を行うと、フィラメント加熱回路３の出力電圧
は、予熱時の初期には定電圧にならないが、この期間に
はフィラメント１ｂの両端間での放電は生じる確率が小
さいから、このような制御を行っても放電の発生を抑制
できるものである。

【００２０】（実施例２）本実施例では、フィラメント
加熱回路３を、出力電流が一定な直流電源として構成し
、図６に示すように、点灯用給電回路２の負極とフィラ
メント加熱回路３の負極とを共通に接続している。放電
抑制手段は、電源投入からの予熱時にフィラメント１ｂ
の両端電圧を検出する加熱電圧検出回路４と、加熱電圧
検出回路４により検出されたフィラメント１ｂの両端電
圧Ｖｆが、図９の領域■または■（すなわち、Ｖ１　≦
Ｖｆ）であるとフィラメント加熱回路３からのフィラメ
ント１ｂへの給電を停止させる予熱停止回路５とにより
構成される。予熱停止回路５は、フィラメント１ｂへの
給電を停止させた後に、点灯用給電回路２を始動して加
速用電圧を光放射電子管１に印加させる。

【００２１】上記構成によれば、電源投入後の予熱時に
、フィラメント１ｂの両端電圧を検出することによって
、フィラメント１ｂの両端間での放電が発生する電圧に
達する前であって点灯開始に必要な量の電子がフィラメ
ント１ｂから放出されるようになった時点で、予熱を終
了させるから、フィラメント１ｂの両端間での放電の発
生が防止できるのである。要するに、フィラメント１ｂ
の温度を両端電圧によって検出しているのであり、その
温度に応じて予熱時間を制御することになるのである。 ここに、予熱時間は、フィラメント加熱回路３の出力電
流値によって調節することができる。また、フィラメン
ト１ｂの予熱が終了した後は、点灯を維持できる程度の
電子がフィラメント１ｂから放出できるように、フィラ
メント１ｂに定電圧の加熱用の電力を常時供給したり、
必要に応じてフィラメント１ｂに間欠的に給電するのが
望ましい。他の構成および動作は実施例１と同様である
から説明を省略する。

【００２２】（実施例３）本実施例では、図７に示すよ
うに、フィラメント加熱回路３が、それぞれ出力電流が
一定な直流電源である主加熱回路３１　と副加熱回路３
３　とにより構成されている。主加熱回路３１　および
副加熱回路３３　の負極は、点灯用電力供給回路２の負
極と共通に接続される。また、放電抑制手段としては、
フィラメント１ｂの両端電圧を検出して点灯用給電回路
２および主加熱回路３１　に制御信号を出力する加熱電
圧検出回路６を備えている。

【００２３】電源を投入すれば、まず、副加熱回路３２
　のみが作動してフィラメント１ｂに加熱用の電力を供
給される。フィラメント１ｂに電流を流せば加熱電圧検
出回路６によってフィラメント１ｂの両端電圧が検出で
きるから、この電圧に応じてフィラメント１ｂの温度を
検出することができる。こうして得たフィラメント１ｂ
の温度に応じて、予熱電流値と予熱時間との少なくとも
一方を適正量に設定するように主加熱回路３１　を制御
するように制御信号を出力する。要するに、フィラメン
ト１ｂの両端電圧が図９の領域■であるときに、温度が
低いほど、大きな予熱電流を流したり、予熱時間を長く
したりするように制御するのである。加熱電圧検出回路
６により検出されるフィラメント１ｂの両端電圧が、図
９の領域■に達すると、点灯用給電回路２からの加速用
電圧の印加によって光放射電子管１を点灯させることが
できるから、加熱電圧検出回路６は点灯用給電回路２を
始動するように制御する。

【００２４】上記構成によれば、電源投入時に、フィラ
メント１ｂの温度に応じて予熱のためにフィラメント１
ｂに供給する電力量を設定するから、電源投入後の予熱
時に、フィラメント１ｂの温度が過剰になってフィラメ
ント１ｂの両端間で放電が生じるのを防止できるのであ
る。

【００２５】

【発明の効果】本発明は上述のように、フィラメントの
両端間での放電の発生を抑制するように放電抑制手段を
設けているので、放電による閃光の発生を防止して光量
を安定させるとともに、放電に伴うバルブの黒化を防止
することができて所定の光量を長期間に亙って維持する
ことができるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示すブロック図である。

【図２】実施例１を示すブロック図である。

【図３】実施例１の動作例を示す説明図である。

【図４】実施例１の他の動作例を示す説明図である。

【図５】実施例１のさらに他の動作例を示す説明図であ
る。

【図６】実施例２を示すブロック図である。

【図７】実施例３を示すブロック図である。

【図８】本発明に係る光放射電子管を示す斜視図である
。

【図９】本発明に係る光放射電子管の動作例を示す説明
図である。

【図１０】本発明に係る光放射電子管点灯装置の従来の
問題点を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　光放射電子管 １ａ　　バルブ １ｂ　　フィラメント １ｃ　　加速用電極 ２　　　　点灯用給電回路 ３　　　　フィラメント加熱回路 ３ａ　　加熱電力供給部 ３ｂ　　放電抑制制御部 ３１　　　主加熱回路 ３２　　　副加熱回路 ４　　　　加熱電圧検出回路 ５　　　　予熱停止回路 ６　　　　加熱電圧検出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　カソードとなるフィラメントと、フィ
   ラメントから放出された電子を加速する加速用電極とが
   、加速電子の衝突により励起されて発光する光放射気体
   を封入したバルブ内に対置された光放射電子管を点灯さ
   せる光放射電子管点灯装置において、フィラメントと加
   速用電極との間にフィラメントから放出された電子を加
   速する加速用電圧を印加する点灯用給電手段と、フィラ
   メントに加熱用の電力を供給するフィラメント加熱手段
   と、フィラメントの両端間での放電の発生を抑制する放
   電抑制手段とを備えていることを特徴とする光放射電子
   管点灯装置。
2. 【請求項２】　　放電抑制手段は、フィラメントの両端
   間に放電が生じない程度の規定範囲内の一定電圧をフィ
   ラメントに印加するようにフィラメント加熱手段を制御
   す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】　　放電抑制手段は、フィラメントの両端
   間での放電の発生の有無を検出し、放電の発生を抑制す
   るようにフィラメント加熱手段によるフィラメントへの
   供給電力を制御す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。