JPH04324287A - 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
する光放射気体および希ガス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１３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−
１３０３６４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、光放射電子管点灯装置としては
、図１４に示す構成が考えられている。この光放射電子
管点灯装置は、直流電源Ｅを有する。直流電源Ｅの両端
間には、スイッチング素子ＱａとインダクタＬとの直列
回路が接続される。また、スイッチング素子Ｑｂとコン
デンサＣｂとの並列回路の一端が、ダイオードＤを介し
てスイッチング素子ＱａとインダクタＬの一端との接続
点に接続され、上記並列回路の他端が光放射電子管１の
フィラメント１ｂを介してインダクタＬの他端に接続さ
れる。さらに、光放射電子管１の加速用電極１ｃは、ダ
イオードＤとスイッチング素子Ｑｂとの接続点に接続さ
れる。各スイッチング素子Ｑａ，Ｑｂは、制御回路Ｓに
よってオン、オフ制御される。直流電源Ｅは、交流電源
ＡＣ（たとえば、商用交流電源を降圧して得られる）を
ダイオードブリッジよりなるブリッジ整流器ＲＥにより
整流した後、コンデンサＣａによって平滑することによ
り得られる。

【０００５】この光放射電子管点灯装置では、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し
て光放射電子管１を点灯させるのに先立って、まずフィ
ラメント１ｂの予熱を行う。すなわち、スイッチング素
子Ｑｂをオンにした状態でスイッチング素子Ｑａをオン
、オフさせるのである。スイッチング素子Ｑａがオンで
ある期間には直流電源Ｅからの電流がインダクタＬに流
れてインダクタＬにエネルギが蓄積され、また、スイッ
チング素子Ｑｂがオフである期間にはインダクタＬに蓄
積されたエネルギによって、ダイオードＤ−スイッチン
グ素子Ｑｂ−フィラメント１ｂという経路で電流が流れ
てフィラメント１ｂが加熱される。このような予熱によ
って光放射電子管１が点灯可能な温度までフィラメント
１ｂを加熱した後、スイッチング素子Ｑｂをオフにした
状態でスイッチング素子Ｑａをオン、オフ制御する。 このとき、ダイオードＤを通過する電流のうち、交流成
分はコンデンサＣｂを通してフィラメント１ｂに流れる
からフィラメント１ｂが常時加熱され、また、直流成分
によってフィラメント１ｂと加速用電極１ｃとの間に加
速用電圧が印加されるから光放射電子管１が点灯する。

【０００６】上記構成から明らかなように、光放射電子
管１が点灯している状態では、スイッチング素子Ｑａを
オン、オフする際のオンデューティやスイッチング周波
数を制御回路Ｓによって変化させれば、光放射電子管１
に供給されるエネルギ量が変化するから、光放射電子管
１からの光出力を変化させて調光することができること
になる。

【０００７】しかしながら、上記構成では、スイッチン
グ素子Ｑａのオンデューティを小さくすることによって
、光放射電子管１のフィラメント１ｂと加速用電極１ｃ
との間に流れるランプ電流を減少させて光出力を小さく
すると、フィラメント１ｂに流れる加熱電流も減少する
から、電子の放出量が減少する。その結果、点灯状態を
維持できなくなるという問題が生じる。すなわち、図１
４に示す光放射電子管点灯装置では、光出力の低出力側
に制限があり、光出力を０〜１００％の範囲で調光する
ことができないという問題がある。

【０００８】このような問題を解決するには、光出力が
低出力であるときにもフィラメント１ｂを適正な温度に
加熱することが考えられる。たとえば、図１５のような
構成が考えられる。ここでは、直流電源Ｅを交番電力に
変換する交番電力発生部としてのインバータ部Ｉを設け
、インバータ部Ｉの出力の一部をフィラメント１ｂの加
熱に利用するように構成される。すなわち、インバータ
部Ｉは、直流電源Ｅの両端間に接続されたパワーＭＯＳ
ＦＥＴなどからなる一対のスイッチング素子Ｑｃ、Ｑｄ
の直列回路を有し、スイッチング素子Ｑｄの両端間には
コンデンサＣｃと加熱トランスＴａの１次巻線との直列
回路が接続される。また、加熱トランスＴａの１次巻線
には、コンデンサＣｄと出力トランスＴｂの１次巻線と
の直列回路が並列接続される。出力トランスＴｂの２次
巻線から出力される交流は、インダクタＬａを介してブ
リッジ整流器ＲＥａにより整流された後、コンデンサＣ
ｅによって平滑化される。すなわち、ブリッジ整流器Ｒ
ＥａとコンデンサＣｅとによって整流平滑部Ｊが構成さ
れる。コンデンサＣｅの両端電圧は加速用電圧として、
フィラメント１ｂの一端と加速用電極１ｃとの間に印加
される。加熱トランスＴａの２次巻線の両端は、コンデ
ンサＣｆを介してフィラメント１ｂに接続され、２次巻
線に誘起された交流によってフィラメント１ｂが加熱さ
れるようになっている。フィラメント１ｂの他端と加速
用電極１ｃとの間にはスイッチング素子Ｑｅが接続され
る。スイッチング素子Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｅは制御回路Ｓに
よってオン、オフ制御されるのであって、スイッチング
素子Ｑｃ、Ｑｄは交互に選択的にオンになるように制御
される。

【０００９】この構成において点灯前にフィラメント１
ｂの予熱を行うには、スイッチング素子Ｑｅをオンにし
た状態で、スイッチング素子Ｑｃ、Ｑｄを交互に選択的
にオンにする。この動作によって、スイッチング素子Ｑ
ｃがオンのときにコンデンサＣｃ、Ｃｄが充電され、ス
イッチング素子ＱｄがオンのときにコンデンサＣｃ、Ｃ
ｄが放電されるから、加熱トランスＴａおよび出力トラ
ンスＴｂの２次巻線には、それぞれ交流が得られる。こ
のとき、スイッチング素子Ｑｅはオンであるから、整流
平滑部Ｊの出力によってフィラメント１ｂに直流電流が
流れ、同時に、加熱トランスＴａの２次巻線の出力によ
ってフィラメント１ｂに交番電流が流れる。

【００１０】光放射電子管１を点灯させるのに十分な温
度までフィラメント１ｂが加熱されると、スイッチング
素子Ｑｅをオフにした状態でスイッチング素子Ｑｅ、Ｑ
ｄのみをオン、オフ制御する。このときには、フィラメ
ント１ｂには直流電流が流れず、整流平滑部Ｊの出力に
よってフィラメント１ｂと加速用電極１ｃとの間に加速
用電圧が印加され、光放射電子管１が点灯するのである
。このとき、フィラメント１ｂには加熱トランスＴａの
２次巻線に誘起された交流によって加熱電流が流れるか
ら、フィラメント１ｂは常時加熱されることになる。

【００１１】図１５の構成では、スイッチング素子Ｑｃ
、Ｑｄのスイッチング周波数を変化させれば、出力トラ
ンスＴｂの２次巻線に誘起される交流の周波数が変化す
るから、インダクタＬａのインピーダンスが変化して光
放射電子管１のフィラメント１ｂと加速用電極１ｃとの
間に流れる管電流を変化させることができる。すなわち
、光放射電子管１の光出力を調節して調光することがで
きるのである。また、スイッチング素子Ｑｃ、Ｑｄのス
イッチング周波数を変化させても、加熱トランスＴａに
よってフィラメント１ｂに供給される電力にはあまり変
化がないから、フィラメント１ｂに対する加熱電流をほ
ぼ一定に保つことができるのである。その結果、フィラ
メント１ｂから十分な量の電子が放出されるように加熱
電流を設定しておけば、光出力が低出力になってもフィ
ラメント１ｂから十分な量の電子を放出させることがで
きるのであって、光出力を０〜１００％の範囲で制御で
きることになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記構成では、光出力
が０〜１００％の範囲になるように調光することができ
るのであるが、管電流が比較的少ない特定の領域におい
て、希ガスによる発光が生じるという問題が生じる。た
とえば、希ガスがネオンであると、赤色に発光するので
ある。この現象について考察する。

【００１３】フィラメント１ｂの両端に印加する電圧を
一定とした場合には、図１６に示すように、光出力は管
電流にほぼ比例することになる。また、管電圧は、図１
７に示すように、管電流に応じて変化する。すなわち、
管電圧は、管電流が比較的多い領域ではほぼ一定である
が、管電流が３０％前後の領域では高くなるのである。 一方、管電圧と光出力の色温度とには、図１８に示すよ
うな関係があり、管電圧が上昇すると色温度が下がる傾
向がある。したがって、管電流が比較的低い特定の領域
において、赤色の発光が生じるのである。

【００１４】また、管電圧が上昇すると色温度が下がる
という問題以外にも、次のような問題が生じる。すなわ
ち、管電圧が上昇する主な原因は、陰極降下の上昇によ
るものであって、管電圧が上昇するときにはフィラメン
ト１ｂの周囲の電界の強さが、管電圧が低いときよりも
大きくなっているから、光放射気体のイオンが大きな力
で加速されてフィラメント１ｂに衝突することになる。 その結果、フィラメント１ｂをターゲットとするスパッ
タリング現象が生じ、フィラメント１ｂに被着された電
子放射物質が飛散するという問題が生じるのである。電
子放射物質が飛散すると、寿命が短くなり、また、バル
ブ１ａの内周面が黒化して発光輝度が低下する。

【００１５】管電圧は、調光を行う場合だけでなく、周
囲温度や経時変化によっても変動して上述のような問題
が生じることになる。本発明は上記問題点の解決を目的
とするものであり、光放射電子管を点灯させる際に、調
光量や周囲温度や経時変化などによってフィラメントと
加速電極との管電圧が変化することによって生じる色温
度の変化や短命化を抑制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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、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
、フィラメントと加速用電極との間の管電圧を検出する
とともに管電圧の高低に応じてフィラメント加熱手段か
らのフィラメントに供給する加熱用の電力を増減させる
ことによって管電圧をほぼ一定に保つフィラメント加熱
手段とを具備している。

【００１７】請求項２の発明では、点灯用給電手段は、
交番電力を発生させる交番電力発生部を備え、フィラメ
ント加熱手段は、交番電力発生部の出力の一部をフィラ
メントに供給する加熱トランスと、加熱トランスからフ
ィラメントへの電力供給を入切するスイッチ要素と、光
放射電子管の管電圧に応じてスイッチ要素のオン時間を
調節する加熱期間制御回路とにより構成されているので
ある。

【００１８】請求項３の発明では、フィラメント加熱手
段は、光放射電子管の管電圧により給電され高周波電力
を出力する高周波発生回路と、光放射電子管の管電圧に
応じて高周波発生回路の出力電力を調節する電力制御回
路とを備え、高周波発生回路の出力部に設けた加熱トラ
ンスを介してフィラメントに高周波電力を供給するので
ある。

【００１９】

【作用】請求項１の構成によれば、管電流が変化しても
フィラメントへの供給電力を調節することによって管電
圧をほぼ一定に保つので、管電流の変化に伴って管電圧
が変化することによる発光色の色温度の変化を抑制する
ことができるのである。また、管電圧の上昇に伴うフィ
ラメントをターゲットとしたスパッタリング現象を抑制
できるのであって、バルブの黒化やフィラメントの短命
化を抑制できるのである。

【００２０】請求項２の構成によれば、点灯用給電手段
の出力の一部を加熱トランスを介してフィラメントの加
熱用として流用するので、フィラメント加熱手段の構成
が簡単になるのである。請求項３の構成によれば、光放
射電子管の管電圧をフィラメント加熱手段の電源とする
から、フィラメント加熱手段への電源の供給経路と管電
圧の検出経路とを共用化できるという利点があり、しか
も、管電圧が高くフィラメントへの供給電力を増加させ
る場合には、フィラメント加熱手段の電源電圧が高くな
っているから、必要な電力が得やすくなるのである。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）本実施例では、図１に示すように、図１３
に示した光放射電子管１とは異なり、バルブ１ａの中に
一対のフィラメント１ｂを対置した構成としている。す
なわち、この光放射電子管１は加速用電圧が交流である
場合に使用されるのであり、両フィラメント１ｂが加速
用電極としても共用されるのである。その結果、各時点
で負極になっているフィラメント１ｂから電子が放出さ
れ、正極になっているフィラメント１ｂが加速用電極と
して機能する。

【００２２】両フィラメント１ｂの各一端には両フィラ
メント１ｂの間に加速用電圧を印加する点灯用給電手段
である点灯用給電源２が接続され、各フィラメント１ｂ
には各フィラメント１ｂの両端間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が接続される。点灯用給電源２は商用交流電源などの
交流電源ＡＣを電源とし、出力電流が調節可能な交番出
力が得られるように構成される。フィラメント加熱回路
３には、光放射電子管１の両フィラメント１ｂの間の管
電圧が入力されており、管電圧に応じてフィラメント１
ｂに供給する加熱用の電力を変化させるように構成され
る。すなわち、図２に示すように、この種の光放射電子
管１では、管電圧がフィラメント１ｂへの加熱用の電力
に依存して変化するという知見に基づいて加熱用の電力
を制御しているのであって、フィラメント加熱回路３に
より検出された管電圧の高低に応じてフィラメント１ｂ
への加熱用電力を増減させて管電圧を制御することによ
って、管電圧をほぼ一定な適正範囲に保つようになって
いる。要するに、管電圧が上昇すればフィラメント１ｂ
への供給電力を増加させ、管電圧が下降すればフィラメ
ント１ｂへの供給電力を減少させるのである。ここにお
いて、図１のフィラメント加熱回路３では、光放射電子
管１の管電圧を１本の線路で検出しているが、点灯用給
電源２とフィラメント加熱回路３との接地側は共通接続
されているものとして線路を省略している。

【００２３】図３に示す回路は、図１に構成に対応する
具体回路である。点灯用給電源２は、交流電源ＡＣより
直流電力を得る直流電源部２ｃと、直流電源部２ｃの直
流出力を交番電力に変換する交番電力発生部であるイン
バータ部２ａと、インバータ部２ａの出力の周波数やオ
ンデューティを制御する制御回路２ｂとを備える。直流
電源部２ｃは、交流電源ＡＣより入力される交流をダイ
オードブリッジよりなるブリッジ整流器ＲＥ１　で整流
した後、コンデンサＣ１　によって平滑化する。インバ
ータ部２ａは、直流電源部２ｃの両端間に接続された一
対のスイッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　の直列回路を備え
、一方のスイッチング素子Ｑ２　の両端間には、コンデ
ンサＣ２　と加熱トランスＴ１　の１次巻線とスイッチ
ング素子Ｑ３　との直列回路が接続される。さらに、コ
ンデンサＣ２　と加熱トランスＴ１　の１次巻線との接
続点にはインダクタＬ１　を介して一方のフィラメント
１ｂの一端が接続され、スイッチング素子Ｑ２　とスイ
ッチング素子Ｑ３　との接続点には他方のフィラメント
１ｂの一端が接続される。スイッチング素子Ｑ１　，Ｑ
２　は制御回路２ｂによって交互に選択的にオンになる
ように制御される。要するに、インバータ部２ｂは、ス
イッチング素子Ｑ１　，Ｑ２　、コンデンサＣ２　、イ
ンダクタＬ１　により構成されるのであり、制御回路２
ｂによって、制御されるのであって、スイッチング素子
Ｑ１　がオンのときにコンデンサＣ２　に充電され、ス
イッチング素子Ｑ２がオンのときにコンデンサＣ２　が
放電されることによって、光放射電子管１の両フィラメ
ント１ｂの間に交流電圧を印加することができるのであ
る。光放射電子管１に対してインダクタＬ１　を介して
加速用電圧が印加されているから、スイッチング素子Ｑ
１　、Ｑ２　のスイッチング周波数やオンデューティを
制御すれば、光放射電子管１の管電流を制御して調光す
ることができる。

【００２４】一方、加熱トランスＴ１　は、各フィラメ
ント１ｂにそれぞれ接続される一対の２次巻線を備えて
いる。また、スイッチング素子Ｑ３は、加熱期間制御回
路３ａによってオン、オフ制御される。すなわち、フィ
ラメント加熱回路３は、加熱トランスＴ１　、スイッチ
要素であるスイッチング素子Ｑ３　、加熱期間制御回路
３ａによって構成されている。

【００２５】加熱期間制御回路３ａは、光放射電子管１
の管電圧を検出し、管電圧があらかじめ設定された設定
電圧以上であると、スイッチング素子Ｑ３　をオンにし
フィラメント１ｂに電力を供給してフィラメント１ｂを
加熱する。すなわち、管電圧の上昇に伴ってフィラメン
ト１ｂへの供給電力を増大させて管電圧を下げるのであ
る。また、管電圧が設定電圧未満であると、スイッチン
グ素子Ｑ３　をオフにしフィラメント１ｂへの電力供給
を停止する。すなわち、管電圧が下降すると、フィラメ
ント１ｂへの供給電力を減少させて管電圧を上げるので
ある。このような制御を行うことによって、管電圧をほ
ぼ一定に保つことができるのである。ここにおいて、光
放射電子管１を点灯させる前には、フィラメント１ｂか
らの電子の放出量が不十分であって管電圧が設定電圧よ
りも高い状態になっているから、スイッチング素子Ｑ３
　がオンになりフィラメント１ｂに電力が供給されて予
熱が行われるのである。フィラメント１ｂが加熱されて
十分な量の電子が放出されるようになると、光放射電子
管１は自動的に点灯する。

【００２６】以上のような構成によって、たとえば、周
囲温度が変化した場合には、図４に示すような制御が行
われる。すなわち、図４（ａ）の左半部に示すように周
囲温度が低い状態から右半部に示すように周囲温度が上
昇したとすれば、フィラメント１ｂへの加熱用の電力を
制御していない場合には、図４（ｂ）のように、管電圧
が段階的に下がることになる。一方、本実施例の場合に
は、周囲温度が低く電子の放出量が不十分であって、図
４（ｅ）のように管電圧が設定された基準電圧ＳＬより
高いときには、加熱期間制御回路３ａから図４（ｃ）の
ような制御電圧が発生してスイッチング素子Ｑ３　がオ
ンになる。すなわち、フィラメント１ｂに対して図４（
ｄ）のように大きな電力が供給されることになる。した
がって、管電圧は徐々に低下し、基準電圧ＳＬに達する
ことになる。このとき、図４（ｃ）のようにスイッチン
グ素子Ｑ３　はオン、オフを交互に繰り返すように制御
され、図４（ｄ）のように加熱用の電力が適正な状態に
保たれる。ここで、周囲温度が上昇すると、フィラメン
ト１ｂからの電子の放出量が増加するから、図４（ｅ）
のように、管電圧が基準電圧ＳＬよりも下がり、図４（
ｃ）のようにスイッチング素子Ｑ３　がオフになって、
図４（ｄ）のようにフィラメント１ｂへの電力供給が停
止する。したがって、管電圧が徐々に増加し、再び基準
電圧ＳＬ付近で安定するのである。このように、管電圧
がほぼ一定に保たれるから、色温度の変化や短命化が抑
制されるのである。

【００２７】（実施例２）本実施例は、図５に示すよう
に、実施例１と比較すると、加熱トランスＴ１　の１次
巻線に直列接続していたスイッチング素子Ｑ３　を省略
し、代わりに加熱トランスＴ１　の２次巻線にそれぞれ
スイッチング素子Ｑ３１，　Ｑ３２を介してフィラメン
ト１ｂを接続した点で相違している。両スイッチング素
子Ｑ３１，　Ｑ３２は、加熱期間制御回路３ａによって
オン、オフ制御されるのであって、オン時にはフィラメ
ント１ｂに加熱用の電力が供給されるから、実施例１と
同様の動作を行うのである。本実施例は、実施例１とは
、スイッチング素子Ｑ３１，　Ｑ３２の挿入箇所が異な
るのみであって、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。

【００２８】（実施例３）本実施例は、図６に示すよう
に、図１３に示した光放射電子管１を用いたものであっ
て、加速用電圧を直流として点灯させるように構成され
ている。したがって、インバータ部２ａの出力は、出力
トランスＴ２によって降圧され、ダイオードＤ１　，Ｄ
２　によって整流され、コンデンサＣ３　によって平滑
化された後、光放射電子管１のフィラメント１ｂと加速
用電極１ｃとの間に印加される。ここにおいて、フィラ
メント１ｂの両端には、結合トランスＴ３　の２次巻線
の両端が接続され、この２次巻線に設けたセンタタップ
にスイッチング素子Ｑ４　を介してコンデンサＣ３　の
一端が接続される。フィラメント１ｂへの加熱用の電力
を供給する加熱トランスＴ１　の２次巻線の一端は結合
トランスＴ３　の１次巻線の一端に接続され、加熱トラ
ンスＴ１　の２次巻線の他端は制御トランスＴ４　の１
次巻線を介して結合トランスＴ３　の１次巻線の他端に
接続される。制御トランスＴ４　の２次巻線は、加熱期
間制御回路３ａに接続される。加熱期間制御回路３ａは
、光放射電子管１の管電圧を所定の設定電圧と比較する
比較器ＣＰと、比較器ＣＰに対する基準電圧を発生させ
る基準電源ＳＶとからなる。この比較器ＣＰの出力によ
ってダイオードブリッジよりなるブリッジ整流器ＲＥ２
　の直流端間に接続されたスイッチング素子Ｑ３　をオ
ン、オフ制御する。また、比較器ＣＰはヒステリシスを
有しており、光放射電子管１の管電圧が設定範囲の上限
値以上になってスイッチング素子Ｑ３　がオンになると
、管電圧が下限以下になるまではその状態を維持する。 制御トランスＴ４　の２次巻線は、ブリッジ整流器ＲＥ
２　の交流端に接続されるのであって、スイッチング素
子Ｑ３　がオンのときには、制御トランスＴ４　の１次
巻線のインダクタンスが小さくなり、加熱トランスＴ１
　から結合トランスＴ３　に供給される電力が大きくな
る。逆に、スイッチング素子Ｑ３　がオフであると、結
合トランスＴ３　に供給される電力が小さくなる。要す
るに、管電圧が上昇すれば、フィラメント１ｂへの供給
電力を増大させることによって管電圧を下げ、管電圧が
下降すれば、フィラメント１ｂへの供給電力を低減させ
ることによって管電圧を上げるのである。ここにおいて
、スイッチング素子Ｑ４　は、光放射電子管１の点灯前
にオフにしておくことによって、加速用電圧を印加しな
い状態で予熱を行うために設けられており、点灯後には
常時オンになる。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。

【００２９】（実施例４）上記各実施例では、インバー
タ部２ａの出力の一部をフィラメント１ｂの加熱用に流
用していたが、本実施例では、図７に示すように、光放
射電子管１の管電圧を電源としてフィラメント加熱回路
３を作動させる。また、フィラメント加熱回路３はイン
バータ回路によって構成されている。すなわち、光放射
電子管１の管電圧によってフィラメント加熱回路３の電
源を得るようにしているから、管電圧を検出する線路と
給電用の線路とが兼用されるのであり、しかも、予熱時
には高い管電圧が得られることによって、予熱用の電力
が得やすくなるものである。さらに、管電圧が高くなっ
てフィラメント１ｂへの供給電力を増加させる必要があ
るときにも、加熱用の電力が得やすくなるのである。光
放射電子管１としては、両極にフィラメント１ｂを有し
た交流用のものが用いられている。なお、フィラメント
加熱回路３の電源は別途に設けてもよい。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。

【００３０】（実施例５）本実施例は、実施例４におけ
るフィラメント加熱回路３の具体例であって、点灯用給
電源２は、直流出力が得られるように構成されている。 したがって、図８に示すように、図１３に示した構成の
光放射電子管１を用いている。また、フィラメント１ｂ
において点灯用給電源２の負極に接続された一端とは反
対側の一端を接地し、接地極と加速用電極１ｃとの間に
平滑用のコンデンサＣ４　を接続している。このコンデ
ンサＣ４　の両端電圧がフィラメント加熱回路３の電源
になるのである。

【００３１】フィラメント加熱回路３は、スイッチング
レギュレータ用の集積回路ＩＣ１　（たとえば、ＮＥＣ
製のμＰＣ４９４）を主構成要素とするものであって、
８番端子と１１番端子とから矩形波が出力されるように
なっている。出力信号の周波数は、コンデンサＣ６　と
抵抗Ｒ６　とにより決定され、オンデューティは０〜１
００％の範囲で制御可能となっている。８番端子と１１
番端子とから出力される矩形波は、反転回路ＩＣ２　（
たとえば、ＮＥＣ製のμＰＣ４０４９）を通して反転さ
れるとともに波形整形がなされ、ＭＯＳＦＥＴよりなる
スイッチング素子Ｑ５　がオン、オフ制御される。スイ
ッチング素子Ｑ５　は、加熱トランスＴ１　の１次巻線
に対してダイオードＤ５　を介して直列に接続され、こ
の直列回路はコンデンサＣ４　の両端間に接続される。 また、加熱トランスＴ１　の１次巻線にはコンデンサＣ
５　が並列に接続される。スイッチング素子Ｑ５　がオ
ンになると加熱トランスＴ１　の１次巻線に電流が流れ
ると同時にコンデンサＣ５　が充電され、スイッチング
素子Ｑ５　がオフになると１次巻線に蓄えられたエネル
ギが放出されるとともに、コンデンサＣ５　に蓄積され
た電荷が放出されるのである。したがって、加熱トラン
スＴ１　の２次巻線には交流電圧が誘起される。すなわ
ち、加熱トランスＴ１　、スイッチング素子Ｑ５　、ダ
イオードＤ５　、コンデンサＣ５　によって１石式のイ
ンバータ回路よりなる高周波発生回路３ｂが構成され、
高周波発生回路３ｂの出力が、集積回路ＩＣ１　および
反転回路ＩＣ２　を主構成要素とする電力制御回路３ｃ
の出力によって制御されるのである。ここにおいて、ス
イッチング素子Ｑ５　のオン時間が長いほど加熱トラン
スＴ１　の２次巻線からの出力電力が大きくなる。

【００３２】ところで、集積回路ＩＣ１　は、１４番端
子であるリファレンス端子から５Ｖの基準電圧が出力さ
れており、光放射電子管１の管電圧を可変抵抗器ＶＲに
よって分圧した電圧を２番端子に入力し、基準電圧を１
番端子に入力することによって、１番端子と２番端子と
の入力電圧の差に応じて出力信号のオンデューティを制
御する。すなわち、可変抵抗器ＶＲにより分圧された電
圧が基準電圧よりも高く、かつその差が大きくなるほど
、オンデューティが小さくなるように構成されている。 この出力は反転回路ＩＣ２　によって反転されるから、
管電圧が高くなるにつれてスイッチング素子Ｑ５　のオ
ン時間が長くなるのであって、結果的にフィラメント１
ｂへの加熱用の電力が増大するのである。すなわち、光
放射電子管１の管電圧が上昇するとフィラメント１ｂへ
の加熱用の電力が増大し、管電圧を下げるのである。逆
に管電圧が下降すれば加熱用の電力が減少して管電圧を
上げるように動作する。集積回路ＩＣ１の４番端子には
、基準電圧を抵抗Ｒ７　，Ｒ８　によって分圧した電圧
が印加され、集積回路ＩＣ１　の出力信号のオンデュー
ティの下限値を制限することによって、フィラメント１
ｂへの供給電力が過大になるのを防止している。

【００３３】以上の構成によれば、光放射電子管１の管
電圧をほぼ一定に保つことができ、色温度の変化を抑制
するとともに、寿命の短命化を抑制することができるの
である。また、１石式のインバータ部の電源を光放射電
子管１の管電圧によって得ることができ、この管電圧は
比較的低電圧（通常は４１Ｖ以下、望ましくは２０Ｖ以
下に設定される）であるから、スイッチング素子Ｑ５　
として高耐圧のものを用いる必要がないのである。

【００３４】（実施例６）実施例５では、フィラメント
加熱回路３を１石式のインバータ部を用いて構成してい
たが、本実施例は、図９に示すように、ハーフブリッジ
式のインバータ部を用いたものである。また、光放射電
子管１としては、一対のフィラメント１ｂが対置された
交流点灯用のものを用いている。

【００３５】すなわち、フィラメント加熱回路３は、光
放射電子管１の管電圧を電源とするのであって、管電圧
をダイオードブリッジからなるブリッジ整流器ＲＥ３　
によって全波整流した後、コンデンサＣ８　によって平
滑化して直流電源を得ている。コンデンサＣ８　の両端
間には一対のスイッチング素子Ｑ６　、Ｑ７　の直列回
路が接続され、各スイッチング素子Ｑ６　、Ｑ７　は電
力制御回路３ｃによって交互に選択的にオンになるよう
に制御される。 スイッチング素子Ｑ７　の両端間には、コンデンサＣ７
　、インダクタＬ２　、加熱トランスＴ１　の１次巻線
の直列回路が接続される。加熱トランスＴ１　は一対の
２次巻線を備え、各２次巻線が光放射電子管１の各フィ
ラメント１ｂにそれぞれ接続される。電力制御回路３ｃ
は、光放射電子管１の管電圧をコンデンサＣ８　の両端
電圧により検出しており、上記各実施例と同様に管電圧
が上昇すれば、フィラメント１ｂへの供給電力を増加さ
せることによって、管電圧を下げるように制御する。フ
ィラメント１ｂへの供給電力は、スイッチング素子Ｑ６
　、Ｑ７　のスイッチング周波数やオンデューティを制
御することによって制御される。ここに、フィラメント
加熱回路３の電源を、光放射電子管１の管電圧によって
得ているから、管電圧が高くフィラメント１ｂへの供給
電力を増加させる必要があるときには、加熱用の電力が
得やすくなるのである。

【００３６】両スイッチング素子Ｑ６　、Ｑ７　への制
御信号は、トランスなどを介して電気的な絶縁を施すこ
となく、スイッチング素子Ｑ６　、Ｑ７　に対して直接
入力することができる。なお、本実施例にはハーフブリ
ッジ式のインバータ部を開示しているが、４個のスイッ
チング素子をブリッジ回路を構成するように接続したフ
ルブリッジ式のインバータ部を用いても同様に動作する
。

【００３７】（実施例７）上記各実施例で示したように
、フィラメント１ｂの加熱には加熱トランスＴ１　が必
要である。加熱トランスＴ１　を小型化するとともに高
い電力伝達効率を得るためには、加熱トランスＴ１を高
周波用に構成するのが望ましい。したがって、フィラメ
ント１ｂへの加熱用には高周波電力を用いることになる
のであって、フィラメント１ｂに供給される電流波形に
歪みがあると、輻射ノイズが発生することになる。そこ
で、本実施例では、図１０ないし図１２に示すように、
フィラメント加熱回路３からフィラメント１ｂに至る経
路において、ノイズフィルタＮＦを挿入しているのであ
る。このノイズフィルタＮＦは、フィラメント１ｂへの
加熱用の電力の基本波成分は通過させるが、高調波成分
は阻止するように構成されている。このようなノイズフ
ィルタＮＦを用いたことによって、輻射ノイズが低減さ
れるのである。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、請求項１の構成によれば
、管電流が変化してもフィラメントへの供給電力を調節
することによって管電圧をほぼ一定に保つので、管電流
の変化に伴って管電圧が変化することによる発光色の色
温度の変化を抑制することができるという利点がある。 また、管電圧の上昇に伴うフィラメントをターゲットと
したスパッタリング現象を抑制できるのであって、バル
ブの黒化やフィラメントの短命化を抑制できるという効
果を奏する。

【００３９】請求項２の構成によれば、点灯用給電手段
の出力の一部を加熱トランスを介してフィラメントの加
熱用として流用するので、フィラメント加熱手段の構成
が簡単になるという効果がある。請求項３の構成によれ
ば、光放射電子管の管電圧をフィラメント加熱手段の電
源とするから、フィラメント加熱手段への電源の供給経
路と管電圧の検出経路とを共用化できるという利点があ
り、しかも、管電圧が高くフィラメントへの供給電力を
増加させる場合には、フィラメント加熱手段の電源電圧
が高くなっているから、必要な電力が得やすくなるので
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の動作原理に関する説明図である。

【図３】実施例１を示す回路図である。

【図４】実施例１の動作説明図である。

【図５】実施例２を示す回路図である。

【図６】実施例３を示す回路図である。

【図７】実施例４を示すブロック図である。

【図８】実施例５を示す回路図である。

【図９】実施例６を示す回路図である。

【図１０】実施例７を示す回路図である。

【図１１】実施例７を示す他の回路図である。

【図１２】実施例７を示すさらに他の回路図である。

【図１３】本発明に係る光放射電子管を示す斜視図であ
る。

【図１４】従来例を示す回路図である。

【図１５】他の従来例を示す回路図である。

【図１６】光放射電子管の動作特性を示す説明図である
。

【図１７】光放射電子管の動作特性を示す説明図である
。

【図１８】光放射電子管の動作特性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　　点灯用給電源 ３　　フィラメント加熱回路

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
   メントと加速用電極との間の管電圧を検出するとともに
   管電圧の高低に応じてフィラメント加熱手段からのフィ
   ラメントに供給する加熱用の電力を増減させることによ
   って管電圧をほぼ一定に保つフィラメント加熱手段とを
   具備することを特徴とする光放射電子管点灯装置。
2. 【請求項２】　　点灯用給電手段は、交番電力を発生さ
   せる交番電力発生部を備え、フィラメント加熱手段は、
   交番電力発生部の出力の一部をフィラメントに供給する
   加熱トランスと、加熱トランスからフィラメントへの電
   力供給を入切するスイッチ要素と、光放射電子管の管電
   圧に応じてスイッチ要素のオン時間を調節する加熱期間
   制御回路とにより構成されて成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】　　フィラメント加熱手段は、光放射電子
   管の管電圧により給電され高周波電力を出力する高周波
   発生回路と、光放射電子管の管電圧に応じて高周波発生
   回路の出力電力を調節する電力制御回路とを備え、高周
   波発生回路の出力部に設けた加熱トランスを介してフィ
   ラメントに高周波電力を供給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。