JPH11283786A - ガス放電灯 - Google Patents
ガス放電灯Info
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- JPH11283786A JPH11283786A JP11038328A JP3832899A JPH11283786A JP H11283786 A JPH11283786 A JP H11283786A JP 11038328 A JP11038328 A JP 11038328A JP 3832899 A JP3832899 A JP 3832899A JP H11283786 A JPH11283786 A JP H11283786A
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Abstract
ガス放電灯を得る。 【解決手段】 放電ガスが充填された平坦なエンベロー
プ10、44と、このエンベロープ内の細長い放電路1
5〜22と、エンベロープ内で放電を行わせるため放電
路の両端に設置された第1対の電極40、41とを有す
るガス放電灯である。放電路を横切って相互に離間する
2個のグローモード電極45、46を設け、放電路15
〜22の区域を横切ってこれ等グローモード電極45、
46間に電圧を加え得るよう構成する。第1対の電極4
0、41を第1ドライブ回路51に接続し、グローモー
ド電極45、46を第2ドライブ回路52に接続する。
強い明るさでは、第1対の電極40、41を作動させ、
弱い明るさでは、グローモード電極45、46のみを作
動させ、中間の明るさの時は、これ等2組の電極40、
41、45、46を交互に付勢する。
Description
た平坦なエンベロープと、このエンベロープ内の細長い
放電路と、エンベロープ内で放電を行わせるため放電路
の両端に設置された第1対の電極とを有するガス放電灯
に関するものである。また特に、本発明はガス放電灯を
調光し得る放電灯用制御回路を有するガス放電灯に関す
るものである。
の消費で、強い光を発生することができ、比較的寿命が
長く、比較的堅牢である利点がある。しかし、これらガ
ス放電灯の一つの欠点はその明るさを広い範囲にわた
り、良く制御することができないことである。市販され
ている大部分の蛍光灯調光装置は、蛍光灯に加えるドラ
イブ信号のマーク対スペース比を変化させることによっ
て作動し、航空宇宙用の或る調光装置は 2000:1 の範囲
で光出力を制御できるが、大部分の蛍光灯調光装置は15
0:1 の範囲で、光出力を制御し得るに過ぎない。
の2個の正規の電極の他に、グローモード電極を有する
蛍光灯が記載されている。これ等の電極は蛍光灯の長さ
に沿って外部に延在し、出力範囲を著しく増大し得る低
いレベルの光出力を発生するのに使用されている。しか
し、これ等のグローモード電極の一つの問題点は、蛍光
灯の壁の中に、不揃いにグローモード電極が配置される
と、即ち誤配列されると、グローモード電極から不均一
な電界を生じ、従って、不均一な光出力を発生すること
である。バックライトを受けるディスプレイに使用され
る若干の蛍光灯は蛇行形状に湾曲しており、これによ
り、ディスプレイの表面に一層均一な照明を与えるよう
にしている。しかし、この形状の放電灯は、グローモー
ド電極の以前の形状を使用して、均一な照明を得るには
大きな問題がある。
周りに延在する単一の螺旋状ワイヤの端部に1個の放電
電極を接続した蛍光管を記載している。電圧が高くなる
と、放電は蛍光管の長さに沿って徐々に移動する。英国
特許第 2305540号は2個の平行な螺旋ワイヤ間に電圧を
加え、蛍光管の直径を横切って電圧を加えることによっ
て、蛍光管を調光するシステムを記載している。この後
者の構成は光の強さが弱いときの調光を非常に良く制御
することができる。
合、このディスプレイにわたり、均一に照明することが
必要である。管状の放電灯を使用して、均一な照明を効
率よく行うには、複雑で、高価な拡散光学装置が必要で
ある。また、管状の放電灯を手動で蛇行状に曲げるのは
高価なものになる。このため、平坦パネルを使用する平
坦な蛍光灯に変わってきている。このような放電灯は2
個の陰極の間に蛇行路、又は類似の放電路を画成する平
行な内部壁を有する箱形構造から成る。これ等の平坦放
電灯は照明の比較的高いレベルで、放電灯の表面を横切
って均一な照明を行うことができるが、照明の比較的低
いレベルで、照明は一層不均一になってしまう。照明の
低いレベルでは、放電プラズマが放電灯内の分割壁に付
着する傾向があることがわかった。航空機の用途では、
明るさが低いレベルにおいて、ディスプレイを横切っ
て、均一な照明が存在することは、夜間視野にとって特
に重要である。
従来技術のガス放電灯の欠点を除去し、広い範囲にわた
り、明るさを容易に制御し得る改良されたガス放電灯を
得るにある。
め、本発明ガス放電灯は、放電路を横切って相互に離間
する2個のグローモード電極をこのガス放電灯に設け、
放電路の区域を横切ってこれ等グローモード電極間に電
圧を加え得るよう構成したことを特徴とする。
って、途中まで延在する複数個の平行な壁によって画成
された蛇行路が放電路であるのが好適である。グローモ
ード電極がエンベロープの同一表面に沿って、平行な壁
に一線に延在しているのがよい。光を透過放出している
エンベロープの前側上にグローモード電極があるのが好
適である。グローモード電極は2個の指状櫛部材の形状
を採用することができる。代案として、グローモード電
極がエンベロープの両面に沿って延在していてもよい。
グローモード電極がエンベロープの外面上に延在してい
てもよ。また、グローモード電極を透明材料から構成す
ることもできる。
し、グローモード電極を第2ドライブ回路に接続し、第
1ドライブ回路のみによって強い明るさにガス放電灯を
作動させ、第2ドライブ回路のみによって弱い明るさに
ガス放電灯を作動させ、中間の明るさの時は、スペース
によって分離される順次の期間にわたり、第1ドライブ
回路によって第1対の電極を作動させ、この第1対の電
極を作動させ始めた時、上記期間の間のスペースの間の
み、第2ドライブ回路によってグローモード電極を作動
させるのが好適である。図面に付き、本発明を詳細に説
明する。
円形のような他の平坦な形状に放電灯を形成することが
できるが、簡明のため、この放電灯1を長方形に示す。
放電灯1のエンベロープをセラミック、ガラス等の固体
の長方形のブロック10によって設けるが、このブロッ
ク10の上面をフライス加工、その他の機械加工によ
り、4個の外壁11〜14と、内部分割壁23〜29に
よって相互に分割された8個の真っ直ぐな平行溝15〜
22とを形成する。分割壁23、25、27、29はブ
ロック10の(図3で見て)下部の外壁11から延びて
いて、反対側の(図3で見て)上部の外壁13の僅かな
距離、手前で終わっており、各これ等分割壁の端部と、
上部の壁13との間に間隙30を残している。同様に他
の分割壁24、26、28は上部の外壁13から延びて
いて、下部の外壁11の僅かな距離、手前で終わってお
り、各分割壁の端部と、下部の外壁11との間に間隙3
1を残している。従って、分割壁23〜29はブロック
10の側部から側部まで延びる壁の間に、蛇行路を画成
している。
個の内部電極40、41を有する。熱陰極、又は冷陰極
である電極40、41はブロック10の下方の鞘体4
2、43内に設置されている。これ等鞘体42、43は
下部の外壁11の両端に向け、ブロックの内部に連通し
ている。また、放電灯1は側壁である外壁11〜14、
及び分割壁23〜29の頂面に沿って、例えばガラスフ
リットによって、ブロック10の頂部にシールされた透
明ガラス板44を有し、閉じたエンベロープを形成して
いる。ブロック10と、電極管42、43と、ガラス板
44とによって形成されたこのエンベロープは通常の放
電混合気を収容しており、更に、このエンベロープの内
面には通常の蛍光物質をコーティングしている。ここま
で説明したところは通常の放電灯である。また、この放
電灯は後に一層詳細に説明するように配置された2個の
グローモード電極45、46を有する。この放電灯1は
液晶ディスプレイ2、又はその他の透明ディスプレイの
背後に設置される。
載されている種類の放電灯ドライブユニット50を有す
る。このユニット50はそれぞれ内部電極40、41、
及びグローモード電極45、46に接続された2個の別
個のドライブ回路51、52を有する。第1ドライブ回
路51は通常の蛍光灯ドライブ回路に使用されるものに
類似する交流源である。この第1ドライブ回路51は20
〜100 kHz の範囲の一定周波数の方形波、又は正弦波の
出力を供給する。このドライブ回路51の出力は図2
(A)に示すように、パルスの無いスペースで分割され
た連続パルス群から成る。この連続パルス群、及びスペ
ースの繰り返す割合は眼にちらつきを感じさせない最低
値に選択される。
は正弦波電圧源であって、第1ドライブ回路51の周波
数より著しく高い周波数である約 10MHzを 200〜300 V
(実効値)の電圧で発生する。ドライブ回路52はグロ
モード電極45、46に両端を接続された二次巻線を有
する出力トランス54を有する。第1ドライブ回路5
1、及び第2ドライブ回路52の両方を輝度制御ユニッ
ト55に接続し、この放電灯の希望する明るさを示すラ
イン56の入力をこの制御ユニットによって受け取る。
制御ユニット55は明るさの希望するレベルを生ずるよ
う第1ドライブ回路51、及び第2ドライブ回路52を
適切に制御する。
ディスプレイの場合には、放電灯1の内部電極40、4
1のみを付勢し、制御ユニット55によって、第2ドラ
イブ回路52をオフに保持する。制御ユニット55は単
に内部電極40、41を付勢する状態を変化させるだけ
で、高い照度範囲における、放電灯1からの光出力の大
きさを制御する。また特に、第1ドライブ回路51によ
って供給される連続パルス群の長さと、連続パルス群と
連続パルス群との間のスペースの長さとの比を変化させ
る。最高の照度については、連続パルス群の長さが長
く、連続パルス群と連続パルス群との間に非常に短いス
ペースが存在する。低い照度では、連続パルス群と連続
パルス群との間のスペースを増大させる。図2(B)は
高いレベルの明るさが必要な時、グローモード電極ドラ
イブ回路52からの出力が無いことを示している。
必要な時は、図2(E)に示すように、制御ユニット5
5によって、第1ドライブ回路51をオフに保持する。
これ等の低いレベルの明るさの場合には、図2(F)に
示すように、第2ドライブ回路52のみを作動させる。
この回路52はスペースによって分離された高い周波数
の正弦波信号の一群の信号をグローモード電極45、4
6に供給する。ここでも、高い周波数の信号の一群の長
さと、その間のスペースの長さとの比を変化させること
によって、これ等の低いレベルの明るさを変化させる。
しては、制御ユニット55はドライブ回路51、52の
両方を同時に制御することができ、また特に、或る時間
に、これ等ドライブ回路の一方、又は他方のみを制御す
るように、及び図2(C)、及び図2(D)に示すよう
に、両方を同時に制御しないように配置する。中間の明
るさの範囲内で明るさを増大させるためには、第1ドラ
イブ回路51からの連続パルス群の長さを増大し、これ
に対応して、高い周波数の信号をグローモード電極4
5、46に供給する時間の長さを減少させる。明るさを
減らすためには、第1ドライブ回路51からの連続パル
ス群の長さを減少させ、これに対応して、グローモード
電極45、46に供給される高い周波数の一群の信号の
長さを増大させる。
は、正規モードが作動するまで、グローモードを徐々に
増大し、続いて、正規モードが増大するにつれて、グロ
ーモードを減少させる。正規モードがまず作動すると、
明るさに飛躍が生じ、即ち急に明るくなるが、グローモ
ードのピークドライブレベルを最低正規モードドライブ
レベルの10倍にすることによって、明るさの飛躍を約
10%に過ぎないようにすることができる。これは使用
者がやっと気が付く程度の明るさの飛躍である。代案と
して、放電灯の明るさを異なるモードで積極的に監視
し、変化した異なるモードでの連続パルス群の変化する
幅を監視し、遷移点における明るさの変動を減少させこ
ともできる。
と、グローモードドライブ信号とを同時に発生させな
い。これは、両方のドライブ信号がオンであると、放電
灯が「ちらつく」ことがあることがわかったからであ
る。しかし、グローモード電極45、46に加える高周
波信号を、内部電極40、41に供給する低周波信号に
同期させれば、両方の信号がオンの時でも、「ちらつ
き」を減少させることができる。グローモードの作動は
約 150:1の調光範囲を与え、一方、正規モードの作動は
約2000:1の調光範囲を与える。両方のモードの約10:1の
重複部のため、約30000:1 の全調光範囲を生ずる。
10 MHzの相対的に高い周波数のドライブ信号は放電灯の
スペクトルが正規モードに比較し、スペクトルの近赤外
線端に向けシフトするのを防止する。数100 kHz の低周
波数では、グローモードスペクトルは高いレベルの近赤
外輻射線を有し、このため、このような放電灯で照明さ
れるディスプレイはこの範囲の輻射線を増幅するので、
夜間視力で、このディスプレイを使用するのを困難にし
てしまう。また、低周波のグローモードでの放電灯は正
規モード作動で、一層明るい場合に比較し、低い明るさ
で非常にちらついて見える傾向がある。5MHz、又はそれ
以上のグローモードドライブ信号を供給すれば、放電灯
を調光する際、感じ得る程の色の変化は無いことがわか
った。
4の上面の2個の金属トラックによって形成される。こ
の金属トラックは絶縁されておらず、グローモード中、
最高の効率を発揮する。一方の電極45は外壁13の頂
部に一線に、エンベロープの端縁の傍らに延在するベー
ス47を有する。また、電極45はベース47に直角に
延びる5個の平行なアーム48〜52を有し、外側のア
ーム48、52はブロック10の両側部に沿って、その
全長にわたり、外壁12、14の上方に一線に延びてい
る。他の3個のアーム49〜51は外側のアーム48、
52の間に等しい間隔で離間し、壁24、26、28の
直ぐ上に一線になっている。これ等アーム49〜51は
分割壁24、26、28の端部で終わっており、従って
ブロックの全長に沿って延びていない。
部に一線に、第1電極45のベース47に平行に延びる
ベース53を有する。このベース53はブロック10の
全幅に沿って延在していないが、内部分割壁のうちの外
側の2個23、29のレベルで終わっている。また、第
2電極46はベース53に対し直角に、第1電極45の
アームに平行に延びる4個の平行なアーム54〜57を
有する。アーム54〜57はベース53から突出してい
て、分割壁23、25、27、29の頂部に沿い一線
に、これ等の分割壁が延在している分にわたり延在して
おり、これ等アーム54〜57は外壁13の手前で終わ
っている。このようにして、これ等2個の電極45、4
6は相互に電気的に接触しない2個の指状櫛部材を形成
している。それぞれの電極45、46との電気的接続は
端子58、59で行われる。第1電極45用の端子58
は外側のアーム52の自由端にあり、第2電極46用の
端子59はベース53と、外側のアーム57との間の接
合部に位置する。
圧を加えた時、第1に、これ等2個の電極の隣接するア
ームの間に電界を生ずる。これにより、分割壁の間の溝
15〜22内にほぼ平坦な電界を発生させる。こうし
て、通常の拡散器で、この放電灯を使用する時、均一な
照明を与えることができる。また、このような拡散器
は、壁の頂部の近くの光出力が平滑に変化するのを助け
ている。
って生ずる光を実質的に薄暗くしない。これは、これ等
電極のトラックは光の放出が少ない分割壁、及び外壁の
頂部に一線に配置されているからである。何らかの陰影
作用を減らすため、インジウム・錫酸化物の薄いフィル
ムのような透明材料で電極を造ることができる。スクリ
ーン印刷によって加えることができる導電インキのよう
な種々の材料で、これ等電極を造ることができる。この
グローモード電極はエンベロープの表面に接着される可
撓性PCBに類似する透明絶縁フィルム上の導電トラッ
ク、又は導電ワイヤにすることができる。
に形成することができ、種々の異なる形状の放電路を設
けることができる。これ等の種々の形状に最高の性能を
与えるよう、グローモード電極のパターンを変更するこ
とができる。電極は放電灯の前面に取り付ける必要はな
いが、放電灯の背面に電極を設けることができる。尤
も、背面に電極を設けると、均一な照明が得られないこ
とが分かっている。これは、プラズマは放電灯の前面の
板44上の蛍光体に一層近く生ずるからである。他の配
置としては、一方の電極を全面に配置し、他方の電極を
背面に配置することである。放電灯の背面に1個の電極
を取り付けた場合、これはヒータと共に使用することが
でき、加熱素子のトラックを放電路の中心線に配置し、
この電極、又は各電極を分割壁のベースに一線にする。
代案として、グローモード電極をエンベロープの内部に
設置することもできる。
ブ回路からの出力を示し、(A)はパルスの無いスペー
スで分割された方形波の連続パルスを示し、(B)は高
いレベルの明るさの時、第2ドライブ回路からの出力が
無いことを示し、(C)は中間のレベルの明るさの時、
方形波の連続パルス群に比較し、パルスの無いスペース
が長い出力を示し、(D)は中間のレベルの明るさの
時、方形波の連続パルス群に比較し、パルスの無いスペ
ースが短い出力を示し、(E)は低いレベルの明るさの
時、第2ドライブ回路からの出力が無い場合の出力を示
し、(F)は低いレベルの明るさの時、第2ドライブ回
路のみを作動させた時の出力を示す図である。
る。
行溝 23、24、25、26、27、28、29 内部分割
壁、分割壁 30、31 間隙 40、41 内部電極 42、43 鞘体 44 ガラス板 45 第1グローモード電極 46 第2グローモード電極 47、53 ベース 48、54〜57 アーム 50 放電灯ドライブユニット 51 第1ドライブ回路 52 第2ドライブ回路、第2グローモード電極ドライ
ブ回路 54 出力トランス 55 輝度制御ユニット
Claims (10)
- 【請求項1】 放電ガスが充填された平坦なエンベロー
プ(10、44)と、このエンベロープ内の細長い放電
路(15〜22)と、前記エンベロープ内で放電を行わ
せるため前記放電路の両端に設置された第1対の電極
(40、41)とを有するガス放電灯において、前記放
電路を横切って相互に離間する2個のグローモード電極
(45、46)をこのガス放電灯に設け、前記放電路
(15〜22)の区域を横切って前記グローモード電極
(45、46)間に電圧を加え得るよう構成したことを
特徴とするガス放電灯。 - 【請求項2】 前記エンベロープ(10、44)の幅を
横切って一部延在する複数個の平行な壁(23〜29)
によって画成された蛇行路が前記放電路(15〜22)
であることを特徴とする請求項1に記載のガス放電灯。 - 【請求項3】 前記グローモード電極(45、46)が
前記壁(23〜29)に一線に延在していることを特徴
とする請求項2に記載のガス放電灯。 - 【請求項4】 前記グローモード電極(45、46)が
前記エンベロープの同一表面(44)に沿って延在して
いることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載
のガス放電灯。 - 【請求項5】 光を透過放出している前記エンベロープ
の前側(44)上に前記グローモード電極(45、4
6)があることを特徴とする前記請求項のいずれか1項
に記載のガス放電灯。 - 【請求項6】 前記グローモード電極(45、46)が
2個の指状櫛部材の形状であることを特徴とする請求項
4、又は請求項5に記載のガス放電灯。 - 【請求項7】 前記グローモード電極が前記エンベロー
プの両面に沿って延在していることを特徴とする請求項
1〜3のいずれか1項に記載のガス放電灯。 - 【請求項8】 前記グローモード電極(45、46)が
前記エンベロープの外面(44)上に延在していること
を特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載のガス放
電灯。 - 【請求項9】 前記グローモード電極(45、46)が
透明材料から成ることを特徴とする前記請求項のいずれ
か1項に記載のガス放電灯。 - 【請求項10】 前記第1対の電極(40、41)を第
1ドライブ回路(51)に接続し、前記グローモード電
極(45、46)を第2ドライブ回路(52)に接続
し、前記第1ドライブ回路(51)のみによって強い明
るさに前記ガス放電灯を作動させ、前記第2ドライブ回
路(52)のみによって弱い明るさに前記ガス放電灯を
作動させ、中間の明るさの時は、スペースによって分離
される順次の期間にわたり前記第1ドライブ回路(5
1)によって前記第1対の電極(40、41)を作動さ
せ、この第1対の電極(40、41)を作動させ始めた
時、前記期間の間の前記スペースの間のみ、前記第2ド
ライブ回路(52)によって前記グローモード電極(4
5、46)を作動させることを特徴とする前記請求項の
いずれか1項に記載のガス放電灯。
Applications Claiming Priority (2)
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| EP (1) | EP0938128A1 (ja) |
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