JPH081833B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、不活性ガスを含む低圧水銀蒸気が封入さ
れた放電灯に高周波電力を供給して高周波点灯を行なう
放電灯点灯装置に関するものである。

〔背景技術〕

アルゴン、クリプトンなどの原子量の大きい不活性ガ
スを含む低圧水銀蒸気が封入された放電灯を高周波点灯
した場合、放電管の管壁を移動する縞模様（以下、移動
縞と称する）が現われる現象が生じることは従来からよ
く知られている。この移動縞の発生原因は明らかではな
いが、特に周囲温度が低いときや放電灯に与える電流を
低減したときに移動縞が発生しやすい。この移動縞が発
生することによって照明のちらつきが生じ、問題となっ
ている。

この移動縞は、電極近傍で発生するいわゆるフリッカ
などと異なり、放電管壁の一部分あるいは全体に亘って
発生する。たとえば舞台、店舗などにおける演出効果を
高めるために、供給電流を調節して調光を行なう場合な
どに移動縞が発生すると、照明のちらつきによって不快
感を与える。またこのような移動縞の発生によって調光
機能を発揮できない場合も生じる。

この移動縞は、アルゴンとクリプトンの混合ガスを用
いた、いわゆる省電力型放電灯を高周波点灯した場合に
発生しやすく、クリプトンガスを封入しない一般的な放
電灯ではほとんど発生しない。

上述したような移動縞の発生を防ぐために、従来技術
では、たとえば特開昭57−118396号などで開示されてい
る対策が講じられている。その構成は第14図および第15
図に示されている。この従来例では、直流バイアス回路
を設け、その直流バイアスを放電灯に与え、放電灯を点
灯するための高周波電流を非対称とし、移動縞の発生を
防いである。しかし、このような従来例では直流バイア
ス回路を構成する部品として、高耐圧、大電流を許容す
るものが必要となり、部品の信頼性やコストの増加が問
題となる。

また他の従来例として、移動縞が発生しない限界電流
以上の高周波電源で放電灯を点灯するものもあるが、こ
の場合定格以上の電流を放電灯に流す必要があり、調光
することができなくなる。

この発明に類似する構成を有す放電灯点灯装置とし
て、第16図に示されるような特開昭55−58304号がある
が、この出願では移動縞の問題には触れていない。図中
において、Eacは交流電源、CHはチョークコイル、Ｌは
放電灯、f₁,f₂はフィラメント、Ef₁,Ef₂は直流電源であ
る。この出願は、放電スポットを分散させるため各フィ
ラメントを直流予熱し、放電灯の黒化防止とその寿命を
長くすることを目的としており、移動縞の問題には触れ
ていない。上述したように低周波点灯でしかも放電灯に
不活性ガスが封入されていない場合、移動縞の発生はな
く、したがってこの出願例では、移動縞の発生防止を目
的としていない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、従来例の問題点の解消を図り、高
周波点灯における移動縞の発生を防止することができる
放電灯点灯装置を提供することである。

〔発明の開示〕

この発明の放電灯点灯装置は、一対のフィラメントを
有する放電灯と、前記一対のフィラメントのそれぞれの
一方端子側に接続され前記一対のフィラメント間に高周
波電圧を印加する高周波電源と、前記一対のフィラメン
トの両端子間に接続され、相互に異なる値の電圧を前記
一対のフィラメントにそれぞれ印加して各フィラメント
を予熱するフィラメント予熱電源とを備えた放電灯点灯
装置において、前記フィラメント予熱電源を制御し各フ
ィラメントに印加する異なる電圧を所定レベル以上に可
変して実質的に移動縞の発生を防止する移動縞発生防止
手段を具備したことを特徴とするものである。

この発明に従えば、放電灯の一対のフィラメントの両
端子間に相互に異なる値の電圧を印加して各フィラメン
トを予熱するとともに、フィラメント予熱電源を制御し
各フィラメントに印加する異なる電圧を所定レベル以上
に可変して実質的に移動縞の発生を防止する移動縞発生
防止手段を具備したため、簡単かつ安価に放電灯の管壁
に生ずる移動縞の発生をなくし、あるいは実用上問題と
ならない程度に軽減することができ、照明のちらつきに
よる不快感を生じなくすることができる。また従来例と
比較して調光可能であり、しかも直流バイアス回路を設
ける場合と比較して部品の信頼性が高くコストの増加を
押さえられる。

実施例 第１図はこの発明の第１の実施例の放電灯点灯装置の
回路図である。１は高周波電力を発生するための高周波
電源、２は高周波電流の安定素子であるチョークコイ
ル、３は放電灯、4,5は直流電源である。放電灯３は、
その内部空間に不活性ガスを含む低圧水銀蒸気が封入さ
れた放電管６と、一対のフィラメント7,8で構成されて
いる。

高周波電源１は、前記一対のフィラメント7,8の各一
端子a,b側に接続されており、それらのフィラメント7,8
間に高周波電圧を印加し、放電灯３を高周波点灯する。

フィラメント予熱電源である直流電源4,5は、フィラ
メント７の前記一方端子ａ側がプラス電位側、フィラメ
ント８の前記一方端子ｂ側がプラス電位側となるように
接続されている。

さらに移動縞発生防止手段は、フィラメント予熱電源
を制御し各フィラメントに印加する異なる電圧を所定レ
ベル以上に可変して実質的に移動縞の発生を防止するも
のであるが、まずフィラメント７に印加される予熱電圧
V₁とフィラメント８に印加される予熱電圧V₂が一致しな
いように選ばれる。つまり、次の第１式および第２式が
満足されるように予熱電圧V₁,V₂が設定される。

V₁＞V₂ ・・（１） V₁＜V₂ ・・（２） 次の第１表は、この実施例における本件発明者の実験
結果を示す。この実験では、放電灯３として松下電子工
業製の品番FLR40S・W/M・X36（消費電力40W）を用い、
高周波電源１で発生される発振周波数を50KHzとし、周
囲温度を０℃とし、予熱電圧V₁,V₂をそれぞれ変化し
て、移動縞が目視されない高周波電流下限値を求めてい
る。

第１表に示された測定データを用い、横軸に予熱電圧
V₁,V₂の差|V₁−V₂|をとり、縦軸に移動縞が目視されな
くなる高周波電流下限値をとると、第２図に示されるよ
うな曲線が描かれる。第２図において、実線で示される
曲線より上部が、移動縞が目視されない高周波電流領域
である。その他の曲線は一方のフィラメント７の予熱電
圧V₁を固定した場合の前記高周波電流下限値を示す。た
とえば破線の曲線は予熱電圧V₁を3Vとしたときの前記高
周波電流下限値を示す。したがって、移動縞発生防止手
段は第２図に示すような実験結果にしたがって移動縞が
目視されない高周波電流領域となる電圧差となるように
各フィラメントの印加電圧を制御することとなる。

また次の第２表は、本件発明者の他の実験結果を示
す。この実験では、放電灯３として、クリプトンガスが
含まれる松下電子工業製の品番FL22SS・W/18（消費電力
20W）を用い、その他の条件は前述の実験と同一として
いる。

この第２表に示される測定データ用い、第２図と同様
に予熱電圧差|V₁−V₂|と移動縞が目視されない高周波電
流下限値との関係を求めると、第３図に示されるように
なる。

これらの実験結果から明らかなように、フィラメント
7,8の予熱電圧V₁,V₂を第１式および第２式に示されるよ
うに設定することによって、移動縞の発生を防ぐことが
できる。とくに電圧差が約5V程度以上では高周波電流が
比較的小さい値でも移動縞を防止することができるので
調光等に有利である。この実施例では、フィラメント７
の一方端子ａ側がマイナス電位側、フィラメント８の一
方端子ｂ側がマイナス電位側となるように、直流電源4,
5が接続されてもよいものはもちろんである。

第４図は、この発明の第２の実施例の放電灯点灯装置
の回路図である。この実施例では、フィラメント７の一
方端子ａ側がプラス電位側、フィラメント８の一方端子
ｂ側がマイナス電位側となるように、直流電源4,5がフ
ィラメント7,8にそれぞれ接続されている。この実施例
においても、第１式および第２式で示される条件に予熱
電圧V₁,V₂が設定されることによって、移動縞の発生を
防止することができる。

第５図は、第２の実施例を用いた本件発明者の実験結
果を示す。この実験の条件として、放電灯３を松下電子
工業製の品番FLR40S・W/M・X36（消費電力40W）とし、
高周波電源１で発生される発振周波数を50KHzとし、周
囲温度を０℃としている。第５図における横軸はV₁＋V₂
であり、縦軸は移動縞が目視されない高周波電流下限値
である。第５図の曲線より上部の高周波電流領域では、
移動縞が目視されない。

第４図に示された第２の実施例において、フィラメン
ト７の一方端子ａ側がマイナス電位側、フィラメント８
の一方端子ｂ側がプラス電位側となるように、直流電源
4,5をフィラメント7,8にそれぞれ接続しても、移動縞の
発生防止に対して同様の結果を得ることができる。

第６図は、この発明の第３の実施例を放電灯点灯装置
の回路図である。この実施例の移動縞発生防止手段は、
フィラメント7,8に第７図に示されるような方形波の交
流電圧Va₁,Va₂を印加して、フィラメント7,8の予熱を行
なう。このとき、交流電圧Va₁,Va₂の各電圧値A,Bをつぎ
の第３式および第４式のように設定して、移動縞の発生
に対して防止効果を得ている。

Ａ−３≧Ｂ ・・（３） Ａ＋３≦Ｂ ・・（４） 次の第３表は、この実施例における本件発明者の実験
結果を示す。この実験では、放電灯３として松下電子工
業製の品番FLR40S・W/M・X36（消費電力40W）を用い、
高周波電源１で発生される発振周波数を50KHzとし、周
囲温度を０℃とし、交流電圧Va₁,Va₂の周期Ｔおよびそ
の電圧値A,Bをそれぞれ変化し、移動縞の発生に対する
防止効果の有無を測定している。

第８図は、第３表に示された測定データに基づいたグ
ラフである。第８図において、ハッチングで示される領
域以外の領域で移動縞の発生防止に対して効果がある。
すなわち、第３式および第４式で示された条件が満たさ
れれば、移動縞が発生しない。

この実施例において、第３式および第４式で示される
条件は、高周波電流値を変化し、たとえばその電流値を
100mA以下としても効果がある条件である。比較的高い
電流値の場合、原則的にＡ≠Ｂであれば移動縞の発生防
止に効果がある。

この実施例では、フィラメント７に交流電圧Va₂を与
え、フィラメント８に交流電圧Va₁を与えるようにして
も、移動縞の発生防止に対する効果は変わらない。ま
た、第９図に示されるように、フィラメント7,8の予熱
を行なうための交流電圧Va₁,Va₂の正電圧期間Ta,負電圧
期間Tbおよび電圧値A,B,A′,B′をそれぞれ次の第５式
および第６式のように設定しても移動縞の発生防止に効
果がある。

Ta・Ａ≠Tb・Ｂ ・・（５） Ta・Ａ′≠Tb・Ｂ′ ・・（６） ただし、Ａ≠Ａ′,B≠Ｂ′とする。

上述したような実施例の実験結果から明らかなよう
に、各フィラメント7,8の予熱電圧の差と移動縞が発生
しなくなる高周波電流下限値とは相関があり、予熱電圧
の差を大きくするほど移動縞の発生防止に対して効果が
あることがわかる。たとえば、第３の実施例の回路構成
でその予熱電圧Va₁,Va₂の差を変化させ、放電灯３の光
出力波形をフォトダイオードを用いて検出すると、第10
図および第11図のようになる。第10図に示される例では
予熱電圧Va₁,Va₂をそれぞれ5Vとしており、第11図に示
される例では予熱電圧Va₁を5V、予熱電圧Va₂を8Vとして
いる。これらの図から予熱電圧Va₁,Va₂の差を大きくす
ることによって移動縞が管壁を移動する速度が速くな
り、移動縞による照明のちらつきが人間の目で感じられ
なくなることがわかる。

第12図は、この発明の第４の実施例の放電灯点灯装置
の回路図である。第12図において10は商用交流電源、11
は整流器、12はインバータ回路、13は変圧トランス、1
4,15はダイオードである。インバータ回路12は、定電流
チョークコイルCC、発振トランジスタQ1,Q2、発振トラ
ンスTR、共振コンデンサC1、整流用ダイオードDI、平滑
コンデンサC2,C3および抵抗R1〜R3で構成されている。
この実施例ではインバータ回路12より出力される高周波
電圧を変圧トランス13を介し、ダイオード14,15で整流
し、放電灯３の各フィラメント7,8に印加する。ただ
し、このとき変圧トランス13の２次巻線数n₂₁,n₂₂の値
が次の第７式および第８式のように設定される。

n₂₁＞n₂₂ ・・（７） n₂₁＜n₂₂ ・・（８） この実施例のようにフィラメント7,8の直流予熱電圧
は、完全な直流でなくてもよく、高周波電圧あるいは商
用電源から得られる低周波電圧を半波整流または全波整
流してもよい。

第13図は、この発明の第５の実施例の放電灯点灯装置
の回路図である。第13図において、16は商用交流電源、
17は変圧トランス、18はフィラメント予熱電圧発生回路
である。フィラメント予熱電圧発生回路は、整流器RE1,
RE2、トランジスタQ21〜Q22、ダイオードDI21〜DI22、
平滑コンデンサC21,C22および抵抗R21〜R27で構成され
ている。トランジスタQ23とダイオードDI23はフォトカ
プラであり、端子TEに印加されるパルス信号によってト
ランジスタQ23がオン／オフ動作される。

フィラメント予熱電圧発生回路18の動作について説明
する。トランジスタQ22がオンのとき、フィラメント８
には整流平滑された電圧が印加される。このとき、トラ
ンジスタQ23はオン状態にあり、トランジスタQ21がオフ
状態となって、フィラメント７には、フィラメント抵抗
と抵抗R₁によって分割された電圧が印加される。したが
って、Vf₁,Vf₂をフィラメント7,8の予熱電圧とすると、
Vf₂＞Vf₁となる。トランジスタQ22がオフ状態のとき
は、逆にVf₁＞Vf₂となる。

この実施例では、一定の周期で各フィラメント7,8の
予熱電圧が反転し、一方のフィラメントに常に多くの予
熱電流が流れ、他方のフィラメントに少しの予熱電流し
か流れないという状態が回避される。したがって、フィ
ラメント7,8の予熱電圧の不均衡による放電灯３の寿命
低下を防ぐことができる。

〔発明の効果〕

放電灯の一対のフィラメントの両端子間に相互に異な
る値の電圧を印加して各フィラメントを予熱するととも
に、フィラメント予熱電源を制御し各フィラメントに印
加する異なる電圧を所定レベル以上に可変して実質的に
移動縞の発生を防止する移動縞発生防止手段を具備した
ため、簡単かつ安価に放電灯の管壁に生ずる移動縞の発
生をなくし、あるいは実用上問題とならない程度に軽減
することができ、照明のちらつきによる不快感を生じな
くすることができる。また従来例と比較して調光可能で
あり、しかも直流バイアス回路を設ける場合と比較して
部品の信頼性が高くコストの増加を押さえられるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の回路図、第２図は第
１の実施例に関連した本件発明者の実験結果を示すグラ
フ、第３図は第１の実施例に関連した本件発明者の実験
結果を示すグラフ、第４図はこの発明の第２の実施例の
回路図、第５図は第２の実施例に関連した本件発明者の
実験結果を示すグラフ、第６図はこの発明の第３の実施
例の回路図、第７図は第３の実施例に関連する交流電圧
の波形図、第８図は第３の実施例に関連した本件発明者
の実験結果を示すグラフ、第９図は第３の実施例に関連
する交流電圧の波形図、第10図および第11図は予熱電圧
と放電灯の光出力の関係を示す波形図、第12図はこの発
明の第４の実施例の回路図、第13図はこの発明の第５の
実施例の回路図、第14図および第15図は従来例の構成を
示すブロック図、第16図はこの発明に類似する従来例の
構成を示す回路図である。 １……高周波電源、３……放電灯、4,5……直流電源、
7,8……フィラメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のフィラメントを有する放電灯と、前
   記一対のフィラメントのそれぞれの一方端子側に接続さ
   れ前記一対のフィラメント間に高周波電圧を印加する高
   周波電源と、前記一対のフィラメントの両端子間に接続
   され相互に異なる値の電圧を前記一対のフィラメントに
   それぞれ印加し各フィラメントを予熱するフィラメント
   予熱電源とを備えた放電灯点灯装置において、前記フィ
   ラメント予熱電源を制御し各フィラメントに印加する異
   なる電圧を所定レベル以上に可変して実質的に移動縞の
   発生を防止する移動縞発生防止手段を具備したことを特
   徴とする放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】前記一対のフィラメントに印加する電圧の
   差は約5V以上である特許請求の範囲第（１）項記載の放
   電灯点灯装置。