JPH02270297A - デュアルアノードを有するグロー放電ランプおよびこれを動作する回路 - 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】 ［技術分野］ 本発明は一般的にはランプのバラスト回路に関するもの
でありそして特にたとえば２つのアノードを有するグロ
ー放電ランプ等の電子放電ランプで使用する電子バラス
ト回路に関するものである。

［従来の技術］ グローランプなどの電子放電ランプは本質的に低電圧（
ＩＯないし１５ボルト）の放電部品である。合理的なラ
ンプワット数（たとえば少くとも２０ないし３０ワツト
の範囲のワット数）が得られるよう、意味のある放電電
流が、対応するバラスト装置より与えられねばならない
。この種のバラスト装置の一つが、バラスト部品を横切
るライン電圧の約８０パーセント程度低下する誘導性バ
ラストである。この種の誘導性バラストが効果的である
多くの応用がある。しかし、特に低電圧大電流電子放電
ランプ（たとえば、負グローランプ）については、誘導
性バラストは非常に非効率である。たとえば、１５ボル
トの大電流負グローランプのような特定の場合に、望ま
しくないことには、実効（ＲＭＳ）ライン電圧のほとん
ど全てがバラスト部品を横切り降下されるであろう。

したがって、この形式のランプについて、別置すれば、
低電圧大電流放電ランプについて誘導性バラストを使用
すると不十分な装置効率を招く。

これらのランプが必要とする比較的大きな電流のために
、対応するジュール熱損失（ＩＲ１渦電流、ヒステリシ
スなど）は低電流で動作するランプに対して非常に高い
からである。この点について、言及した大電流は２ない
し５アンペアの範囲にあろう。また低電流は１アンペア
以下であろう。したがって、誘導性バラストに関連付け
られるこれら不十分な効率のゆえに、これに代えてより
効率のよいバラスト回路、特に直流グロー放電ランプを
含む放電ランプで使用するものを提供することが望まし
いものとなっている。

誘導性バラストへの修正もまた行われてきた。

たとえば、誘導性バラストが、抵抗性および磁気的な電
力損失ができるだけ最小限にされるよう設計できる。し
かしバラストの重さおよび装置の電力損失の両方をでき
るだけ最小限にするためには容量性バラストが好ましい
。

整流回路を伴うまたは伴わない容量性バラストの使用を
説明する従来の米国特許には、アバナシ−（Ａｂｅｒｎ
ａｔｈｙ　）による米国特許筒２，３５６　、３６９号
、モートン（Ｍｏｒｔｏｎ）による米国特許筒４．２８
８　、７２５号、スミス（Ｓｍｉｔｈ　）による米国特
許筒４．１７２．９８１号、ロシュ（Ｒｏｃｈｅ　）に
よる米国特許筒４，５００．８１２号、ファロウ（Ｆａ
ｒｒｏｗ）による米国特許筒３．７８７　、７５１号が
ある。

容量性バラストもまたアーク放電ランプで使用するため
にブリッジ整流器と一緒に使用されてきた。この点につ
いて、たとえば１９８３年発行の雑誌Ｊ、　Ｌｉｇｈｔ
　＆　Ｖｉｓ、　Ｅｎｖ、、第７巻、Ｎｏ、１、第７ペ
ージないし１４ページ所収のワタナベらによる記事ｒＣ
ａｐａｃｉｔｏｒ　Ｂａ１ｌａｓｔ　ｆｏｒ　ａ　Ｃｏ
ｍｐａｃｔＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ＬａｍｐＪを参照
されたい。この記事において、ブリッジ整流器およびキ
ャパシタバラストの組合せを使用する第１７図の回路を
特に参照されたい。

１９８２年７月発行の雑誌Ｊｏｕｎａｌ　ｏｆ　ＩＥＳ
、第２１６ページないし２２２ページ所収のワタナベら
による記事ｒ　Ｓｉｎｇｌｅ−Ｅｎｄｅｄ　Ｃｏｍｐａ
ｃｔＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｌａｍｐ　Ｗｉｔｈ　Ｍ
ｕｌｔｉ−Ａｒｃ　Ｃａｕｓｅｄ　ｂｙＡｎＯｄｅＱｓ
ｃｉｌｌａｔｉｏｎｓＪが、内側および外側管を有する
ランプを開示する。複数のアノードが外側の管と内側の
管との間の空間に対称的に配列される。ここの第１図に
図示されるように、動作回路は、チョークバラスト、交
流を直流に変換する全波整流器、およびスタータからな
る。結果的に得られる構成は時間的に同時に生じそして
ランプエンベロープ内の別々の放電空間に位置付けられ
る４つの放電を発生する。

本明細書の第１図を参照すると、低電圧大電流直流放電
ランプを動作する全波整流ブリッジと組み合わせたキャ
パシタバラストの使用について図示されている。特に、
第１図はバラスト要素をキャパシタＣとして図示する。

全波整流ブリッジは、標準的なブリッジ整流器構成で相
互接続されたダイオードＤｌ〜Ｄ４を備える。標準的に
は１２０ボルト交流信号である入力交流信号は端子１０
にて結合される。端子１０は、キャパシタＣと直列に全
波整流ブリッジの入力へ接続する。全波整流ブリッジの
出力はグロー放電ランプ１２へのカップリングとして考
えられる。

グロー放電ランプ１２はアノード１４およびカソード１
６を備える。第１図にはスイッチ手段もまた図示されて
いる。スイッチ手段２０は、その一方の位置でカソード
１６を横切って結合する。

スイッチ手段２０の動作はよく知られそしてランプの始
動のために動作可能である。たとえば、前述の米国特許
筒４，２８８．７２５号または米国特許筒２，３５６．
３６９号に見出される同様の始動動作スイッチ構成を参
照されたい。

第１図の電子バラスト回路に関連付けられる複数の欠点
の内の一つが、ランプのカソードについて単一ホットス
ポット動作態様で作動する回路の特性である。これは第
１図で矢印１８により例示されている。基本的に、放電
電流は、交流信号の各半サイクル時間中に、矢印１８に
より図示されるようにカソードの同じ部位へ流れる。

第１図の電子バラスト回路に関連した別の欠点が、費用
およびこれに関連の電力消費の問題を考慮しなければな
らないことである。放電電流が２アンペアでライン電圧
が１２０ボルトの標準的なグローランプについて、５０
マイクロフアラツドの桁の比較的大きなキャパシタに対
する要求がある。さらに、ダイオード損失は３ないし５
ワツトの桁である全電力の相当な部分である。加えて、
４つの大電流高電圧ダイオードのコストは些細なもので
はない。

第１図の電子バラスト回路の別の不利益が、ランプ動作
中のフィラメントのブレヒートの不存在ならびに始動動
作から動作態様に向けてのランプの再切替動作の必要性
である。１９８５年５月２１日付けのプラウダ（Ｐｒｏ
ｕｄ）らへ発行された米国特許筒４，５１８，８９７号
は、カソード電極および一対のアノードを有するランプ
に関するものである。各アノードはカソード電極の各端
部に接続される。

［発明の目的］ したがって、本発明の目的は、改善された電子バラスト
回路、特に、低電圧大電流放電ランプを賦活するのに使
用する電子バラスト回路を提供することである。

本発明の別の目的は、迅速なランプ始動動作を提供する
安定作動自己始動形装置と一緒に改善されたグローラン
プを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、ランプ動作中、ランプの連
続したカソード加熱が提供される放電ランプのための改
善された電子バラスト回路を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、放電電流のフルサイクル整
流が提供される放電ランプのための改善されたバラスト
回路を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、上述の目的に応じてそして
整流が個別のダイオードまたはブリッジ整流を必要とせ
ずに与えられる改善された電子バラスト回路を提供する
ことである。

本発明のさらに別の目的は、全放電が同じ放電空間で生
じそして電源の半サイクルごとに２つのアノード間で交
互に行われるグロー放電ランプを提供することである。

上述の目的およびその他の目的ならびに利益および能力
が、一方および他方のアノード電極およびカソード電極
および電子バラスト回路を組合せた電子放電ランプを提
供することにより本発明の一様相に応じて実現される。

一方の半サイクルおよび他方の半サイクルを有する入力
交流信号を受信する一方および他方の入力端子がある。

一方および他方の入力端子はそれぞれ一方および他方の
アノード電極へ結合される。この結合には入力端子の一
方より接続されるバラスト要素が含まれる０位相反転手
段が、交流信号の一方の半サイクル中、カソード電極と
一方のアノード電極との間に放電電流が流れるようにし
そして交流信号の他方の半サイクル中、カソード電極と
他方のアノード電極との間に放電電流が流れるようにす
るため、カソード電極をアノード電極と交互に結合する
。

本発明のより特定の様相との関係において、バラスト要
素は好ましくは容量性部材を備える。さらに、位相反転
手段は、好ましくは変成器手段を備える。変成器手段は
好ましくは、各端部が一方′のアノード電極ｉよび他方
のアノード電極のそれぞれに結合される一連の巻線を有
する単巻変圧器の形態が好ましい。回路とランプとの間
の接続を完成するために、カソード電極と単巻変圧器の
一連の巻線の中間位置との間の接続も行われる。この点
について、カソードの各端部へ接続される一連の巻線か
ら２つのタップがあることが好ましい。

［好ましい実施例の詳細な説明］ 本発明は、特別の構成の放電ランプと組合せた電子バラ
スト回路に関連するものである。特に、ここでの好まし
い実施例において、回路は、直流グローランプなどの放
電ランプと一緒に使用される容量性バラスト形のもので
ある。本発明によれば、グローランプ自体は整流器とし
て機能し、かくして第１図に図示されるような整流器ダ
イオードまたはダイオードブリッジ構成の形のものは必
要でない。

本発明によれば、使用されるグローランプは、ランプの
単一のカソード電極が交流半サイクルの両方で動作する
よう、位相反転手段と組み合わせて２つのアノード電極
を使用する。この位相反転手段は、ここに叙述する好ま
しい実施例では、単巻変圧器の形態である。

ここで第２図を参照すると、単一のカソード電極と一対
のアノード電極３４．３６とを有するグローランプ３０
が図示されている。交流入力信号は入力端子４０にて接
続される。バラストキャパシタ４２が、図示のように入
力端子の一方へ接続される。キャパシタ４２の他方の側
ならびに他方の入力端子が一連の巻線５２を有する単巻
変圧器５０に結合する。基本的に巻線５２はアノード電
極３４と３６のそれぞれに接続する。巻線５２は一対の
離間したタップＴ１およびＴ２を有する。

リード部材がタップＴＩおよびＴ２からカソード電極３
２への接続を行う。

先に説明したように、第２図の回路では、主に単巻変圧
器５０により提供される位相の反転動作と一緒に２アノ
ードランプが使用される。キャパシタ４２はバラスト機
能を遂行する０図示の降圧形単巻変圧器５０の使用によ
り、キャパシタ４２の容量および大きさは半分に減らす
ことができる。たとえば、ランプを通ずる２アンペアの
放電電流を提供するのに１アンペアの電流のみが巻線５
２を流れることが必要である。さらに、単巻変圧器の使
用は、同じレベルの電力を変換するのに、標準的な変圧
器よりも高い効率および小さな重さという別の利益を有
する。

第２図の好ましい回路において、単巻変圧器５０はカソ
ード電極３２の加熱を行いさらに各アノード電極ごとに
反対の位相を有する等しい振幅の電圧を２つのアノード
電極３４．３６に供給する回路を与える。

交流信号の任意の一つの半サイクル中、アノード電極３
４がカソード電極３２について正であるとき、電子がキ
ャパシタ４２を介して入力端子４０の一方から、アノー
ド電極に関連したり−ドインワイヤを経由してアノード
電極３４を通り、そしてカソード電極３２を通り、そし
てＴ２へ向かうカソード電極の導入線の一方を通り、単
巻変圧器５０の巻線５２の下方部分を通り、入力端子４
０の他方へ流れる。この同じ半サイクル中、負のアノー
ド３６は電子を放出することなしにこれを退ける。交流
信号の別の半サイクルに、アノード３６がカソード電極
３２について正であるとき、電子が入力端子４０の一方
から、アノード電極に関連の導入線を経由してアノード
電極３６を通り、そしてカソード電極３２を通り、そし
てＴＩへ向かうカソード電極の導入線の他方を通り、巻
線５２の上方部分を通り、キャパシタ４２を通り、他方
の入力端子４″Ｏへ流れる。この半サイクル中、負のア
ノード３４は電子を放出することなしにこれを退ける。

カソード電極３２はタップＴ１とＴ２との間の巻線５２
の部分により提供される交流電流で連続的に加熱される
。

第２図の回路において、全巻線５２を横切る電圧は、放
電電圧（１０−１５ボルト）の約２倍である。その結果
、巻線５２を通る電流は放電電流の大略半分である。こ
うして、この単巻変圧器５０を安定化するために、より
小さなキャパシタが使用できる。たとえば、わずか２５
マイクロフアラツドのキャパシタが、２アンペアグロー
ランプで１２０ボルトの交流電圧について使用可能であ
る。

第２図の構成の別の利益が、放電ランプのカソードは２
ホットスポット形動作態様において働（ことである、こ
れは良好なカソード保守のために望ましいことである。

これは、各半サイクル中に、アノード電極からの放電は
、矢印により第２図で図示されるように、カソード電極
の異なるスポットへ向くことに基いて起こる。こうして
、いわゆる「ツースポット」動作態様が提供される。

本発明の別の重要な利益は、その固有の迅速始動という
性質である。迅速な始動動作は、たとえばバイメタルス
イッチやグローボトルスイッチ手段などの追加のいずれ
のスイッチ手段なしに提供される。この点について、本
願の第１図の回路とは異なり、第２図において、この種
のスイッチ動作は何ら必要としないことに注意されたい
。

第２図の装置が先ず装填され端子４０でライン電圧と結
合すると、装置は、その巻線５２に放電電圧の２倍より
も大きな電圧を提供する。これは、単巻変圧器５０は放
電電流により負荷が課されないからである０巻線の全交
流電圧は動作態様における電圧よりも高い、この過電圧
状態は迅速なフィラメントの加熱動作を与える。カソー
ドの温度が、かなりの電子放出を発生するのに十分な程
高くなるとすぐに、ブレークダウンが起こりそして単巻
変圧器５０は標準的には放電電力と一緒にカソード電極
３２により負荷が加えられることになる。装置はこうし
て始動動作から動作モードへ遷移する。

第３図を参照すると、第２図の回路で使用するグロー放
電ランプが図示されている。グロー放電ランプ５０は、
球根形領域５２と顆状領域５３とを有するランプ外囲器
を有する。外囲器は２ドルなどの低圧力で貴ガス（たと
えばネオン）および水銀を包有する。けい光体の被着物
５１が、ランプが励起されるとき生ずる紫外線輻射の吸
収で可視光を放出するために外囲器の内面に付着される
。

外囲器の内部には、単一のカソード電極５４および一対
のアノード電極５６．５８が与えられる。カソード電極
５４は表面に放出性物質を持つ励起コイルの形態である
。導入線５５．５７が電極５４を支持しそして電極５４
をタップＴ１およびＴ２（第２図）へ電気的に結合する
。好ましくは、アノード電極５６．５８の各々はワイヤ
リングの形態でありそしてカソード電極５４のそれぞれ
の部分を同軸態様にて完全に包囲するよう配置される。

リング状のアノード５６．５８はカソード電極５４に垂
直である互いに平行な面内にある。第３図に図示されて
いるように、リング状のアノード５６．５８は、カソー
ド電極５４からならびに互いに電気的に隔離（アイソレ
ートフされる。導入線７２．７４がそれぞれリング電極
５６．５８に結合しそしてウェファ−状ステム部材６０
を通じて延長している。リング状の電極５６．５８は各
々約１インチの径を持つことが可能でまた互いに約１セ
ンチメートルの距離だけ離間可能である。

グロー放電ランプおよび動作回路を図示しそして説明し
てきた。新規な回路は、交流ライン信号から直流動作過
程状況において２つのアノードを有するグロー放電ラン
プを動作させる。従来と異なり、本発明は、追加のダイ
オードおよびスイッチ手段なしに、ライン信号の各半サ
イクル間で交代する放電を提供する。さらに、放電は同
様の放電空間で生じ、これは、ランプ内の内側管または
チャネルに対する必要性を除去する。回路は迅速なラン
プの始動動作および連続的なカソード加熱動作を与える
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、キャパシタバラスト要素およびブリッジ回路
を使用する従来の電子バラスト回路の模式図である。 第２図は、関連の安定作動自己始動形回路系と一緒の本
発明の電子放電ランプの好ましい実施例の回路図である
。 第３図は、本発明の原理に応じて構成されたグロー放電
ランプの側部断面図である。 従来技術 Ｆ／Ｇ２

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）一方および他方のアノード電極および当該アノー
   ド電極の両方に共通のカソード電極と、一方の半サイク
   ルおよび他方の半サイクルを有する入力交流信号を受信
   する一方および他方の入力端子と、 一方および他方の入力端子をそれぞれ一方および他方の
   アノード電極へ結合しそして入力端子の一つと結合する
   バラスト要素を含む手段と、交流信号の一方の半サイク
   ル中、前記カソード電極と前記一方のアノード電極との
   間に放電電流が流れるようにしそして交流信号の他方の
   半サイクル中、前記カソード電極と前記他方のアノード
   電極との間に放電電流が流れるようにするため、前記カ
   ソード電極を前記アノード電極と交互に結合する位相反
   転手段とを有する組合せ電子放電ランプ。
2. （２）前記バラスト要素はキャパシタを備える請求項第
   １項に記載の組合せ電子放電ランプ。
3. （３）前記位相反転手段は変成器手段を備える請求項第
   １項に記載の組合せ電子放電ランプ。
4. （４）前記変成器手段は、各端部がそれぞれ一方および
   他方のアノード電極に結合される一連の巻線手段を有す
   る単巻変圧器を備える請求項第３項に記載の組合せ電子
   放電ランプ。
5. （５）カソード電極を単巻変圧器の一連の巻線手段の中
   間のタップ手段へ接続する手段を備える請求項第４項に
   記載の組合せ電子放電ランプ。
6. （６）タップ手段は、カソード電極のそれぞれの端部へ
   接続する巻線手段で離間したタップを含む請求項第５項
   に記載の組合せ電子放電ランプ。
7. （７）前記電子放電ランプは負のグロー放電ランプであ
   る請求項第１項に記載の組合せ電子放電ランプ。
8. （８）貴ガス充填物と水銀とを包有する光伝達性の外囲
   器と、 当該外囲器の内面に配置されるけい光体被着物と、 当該外囲器内に配置されるカソード電極であって、これ
   に結合されそして該外囲器を通じて延長する導入線を有
   するカソード電極と、 当該カソード電極の近傍で外囲器内に配置されそして当
   該カソード電極から互いに電気的に隔離された一対のア
   ノード電極において、前記アノード電極の各々は、前記
   カソード電極のそれぞれの部分を完全に包囲する形式で
   ありそして各アノード電極へ結合されそして前記外囲器
   を通じて延長する導入線を有する一対のアノード電極と
   を備えるグロー放電ランプ。
9. （９）アノード電極の各々はワイヤの形式である請求項
   第８項に記載のグロー放電ランプ。
10. （１０）前記アノード電極は前記カソード電極に対して
    垂直である平行面にある請求項第８項に記載のグロー放
    電ランプ。
11. （１１）前記アノード電極は約１インチの径を有しそし
    て互いに約１センチメートルの距離だけ離間する請求項
    第１０項に記載のグロー放電ランプ。