JPH0335798B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、複数の放電路を有する１つの放電
灯、または複数本の放電灯を順次高速で点灯せし
める放電灯点灯回路に関するものである。

［背景技術］ 発光色の異なる３本の内管を有し、各々の内管
を順次高速で切り換えて各々相互の発光期間比率
を可変とすることにより可変色ランプとした蛍光
ランプを我々は特願昭58−131593号として既に出
願している。これは第４図に示すように、外管１
とステム２によつて気密に形成された放電空間内
に、略Ｕ字状に曲成し内面に各々赤、緑、青の発
光を有する蛍光体を塗布した３本の内管３Ｒ，３
Ｇ，３Ｂを配設したものである。該内管３Ｒ，３
Ｇ，３Ｂの各々の一端は陽極４の回りにガラス溶
着により気密に固定され、他端は電子放射性物質
を塗布した共通陰極５の近傍に開口している。

第５図はこのようなランプ（放電灯FL）の基
本点灯回路例を示すものであり、直流電源DCの
陽極端には放電路選択スイツチSWが接続され、
スイツチSWの３個の端子ｘ，ｙ，ｚは各々放電
灯FLの３個の陽極４ｘ，４ｙ，４ｚと接続され
ている。また、直流電源DCの陰極端は限流用抵
抗Ｒを介して放電灯FLの陰極５と接続されてい
る。第６図はこのような点灯回路での点灯タイム
チヤートを示すものであり、放電路選択スイツチ
SWで３つの放電路を順次切り換えるようにして
いる。図ではt₀〜t₂を白色、t₂〜t₄を黄色とした
例を示している。つまり、周期Ｔを３放電に分割
して内管３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを時分割点灯させ、そ
の分割比を変えることで相互の光束比を変化させ
て色を変えている。

このような例では、陰極５を３つの放電で共通
にしているので、色相（光束比）を変えても、陰
極５に流れる電流はほぼ一定に保たれるため、変
色応答性、寿命等にとつて有利であり、３つの放
電路に対する限流要素も共通にできるため、点灯
回路を小型化、低コスト化とすることができるも
のである。

第７図は具体的な点灯回路の一例を示すもので
あり、第８図は第７図に示されている制御回路８
の具体回路図であり、第９図は点灯時の回路各部
の電流または電圧波形を示すものである。第７図
において、交流電源ACをダイオードブリツジ
DB₁にて全波整流するとともに、平滑コンデンサ
C₁で平滑することで直流電圧V_Dを得ている。平
滑コンデンサC₁又はダイオードブリツジDB₁のプ
ラス側は３つの放電路を有する放電灯FLの各陽
極４ｘ，４ｙ，４ｚに、放電路を切り換えるスイ
ツチ手段を構成するトランジスタTr₁，Tr₂，Tr₃
を介してそれぞれ接続され、平滑コンデンサC₁
又はダイオードブリツジDB₁のマイナス側は、限
流要素である限流抵抗Ｒを介して放電灯FLの共
通陰極５に接続されている。また、交流電源AC
からは変圧器Ｔを介して降圧した後、ダイオード
ブリツジDB₂で全波整流して平滑コンデンサC₂で
平滑し、制御回路８に電源を供給している。そし
て、制御回路８からはトランジスタTr₁〜Tr₃に
制御信号が出力される。第８図に示される制御回
路８は周期設定回路６と時分割回路７とから構成
され、周期設定回路６はダイオードd₁，d₂、トラ
ンジスタTr₄、フリツプフロツプ９等から構成さ
れ、時分割回路７はフリツプフロツプ１０〜１
２、トランジスタTr₅〜Tr₇等から構成されてい
る。尚、第８図のａ〜ｄは第７図のａ〜ｄに対応
している。

次に動作を説明する。ここで第９図ａは交流電
源ACの波形を示し、第９図ｂは平滑コンデンサ
C₁の両端電圧V_Dを示す。また、第９図のイ〜ト
は第８図のイ〜ト点の電圧波形を示し、第９図の
I₁は１つの放電路（内管）に流れる電流波形を
示すものである。まず、変圧器Ｔの２次側の交流
電圧をダイオードd₁，d₂を介して平滑されていな
い全波整流電圧イを取り出し、その電圧イがゼロ
近くまで減少した時点をトランジスタTr₄で検出
してトリガ電圧ロを得ている。フリツプフロツプ
９〜１２はワンシヨツトフリツプフロツプと呼ば
れるICで、入力端Ａ（またはＢ）からトリガが入
ると端子T₁，T₂に接続されたコンデンサと抵抗
との時定数に応じた長さのパルス電圧を出力端
Ｑ，から出力するものである。従つて、上記パ
ルス状のトリガ電圧ロはフリツプフロツプ９の入
力端Ａに入力され、比較的小さな値としたコンデ
ンサC₃と抵抗r₄とに応じた時定数で定まる幅を持
つたパルス出力ハが出力端Ｑより得られ、同時に
その反転出力ニが反転出力端より得ることがで
きる。パルス出力ハは時分割回路７のフリツプフ
ロツプ１０の入力端Ａに入力され、同じくコンデ
ンサC₄と可変抵抗Vr₁で定まる幅のパルス出力ホ
が得られる。ここで可変抵抗Vr₁によつてパルス
幅を可変としている。フリツプフロツプ１０の反
転出力端より出力されるパルス出力ホの反転信
号は、フリツプフロツプ１１の入力端Ａに入力さ
れ、パルス出力ホがＨレベルからＬレベルに移つ
た時点から、フリツプフロツプ１１の出力はコン
デンサC₅と可変抵抗Vr₂で定まるパルス出力へを
出力する。尚、パルス出力ヘの幅は可変抵抗Vr₂
によつて可変とすることができる。同様にしてフ
リツプフロツプ１１の出力端Ｑからの信号がＨレ
ベルからＬレベルに転じると同時にフリツプフロ
ツプ１２の出力端からはパルス出力トを発生す
る。ここで、コンデンサC₆と抵抗r₅の値は十分に
大きなものとしておき、一周期終了時点でリセツ
トされる。つまり、パルス出力ハの反転信号ニを
フリツプフロツプ１１，１２の端子Ｃに入力し、
各同期毎にリセツトするようにしているものであ
る。このようにして得られた各パルス出力ホ，
ヘ，トを、トランジスタTr₅〜Tr₇で各々反転増
幅して主回路（点灯回路）のトランジスタTr₁〜
Tr₃へのベース信号としている。つまり、交流電
源ACの半波の間に第９図ホ，ヘ，トに示すよう
に順次パルス出力ホ，ヘ，トが出力されて、トラ
ンジスタTr₅〜Tr₇，Tr₁〜Tr₃を時分割制御して
放電灯FLの放電路に放電電流を切り換えて流す
ようにし、放電灯FLを点灯している。

このような例では、限流素子が抵抗Ｒであるた
め、回路損失が大きくなるという欠点がある。上
述のように、この放電灯FLは放電路を切り換え
て点灯するため、放電路切り換え時には比較的大
きな電圧が必要となる。従つて、直流電圧V_Dは
ランプ電圧の実効値よりもかなり大きな（数倍）
電圧としなければならず、限流素子である抵抗Ｒ
の損失は極めて大きなものとなつてしまう。

ところで、第１０図に示す単一チヨーク（イン
ダクタンス）Ｌを限流素子とした放電灯点灯回路
で、放電灯FLを直流点灯に変更する場合、第１
１図に示すようにインダクタンスＬとダイオード
ブリツジDBで回路を構成する方法が知られてい
る。この時、ダイオードブリツジDBでの損失分
があるものの、インダクタンスＬでの損失は第１
０図の場合と変わらず、両者の回路損失はほぼ等
しくなる。この方法を従来の放電灯点灯回路に適
用すると、第１２図のような回路となる。この第
１２図の回路で点灯した時の各部波形のタイムチ
ヤートを第１３図に示す。尚、制御回路８は第８
図と同じものを用いている。第１３図のACは交
流電源の電圧波形、V_Dは全ランプ電圧の波形、I_D
は全ランプ電流の波形、ホ，ヘ，トは第８図のフ
リツプフロツプ１０〜１２の出力端Ｑの出力波
形、I₁〜I₃は放電灯FLの各放電路〜（内管３
Ｒ〜３Ｂ）に流れる電流の波形図をそれぞれ示す
ものである。制御信号ホ，ヘ，トに従つて、トラ
ンジスタTr₁〜Tr₃が各々オンオフを繰り返し、
全ランプ電流I_Dは放電電流I₁，I₂，I₃に分割され
て各放電路，，に流れる。全ランプ電流I_D
及び全ランプ電圧V_Dは放電路の切り換え点での
瞬時的な変動はあるものの、全般に一般の蛍光ラ
ンプの場合とほぼ等しい波形となつている。

この第１２図に示す回路の大きな利点は、放電
路切り換え時に必要な高電圧が限流素子であるイ
ンダクタンスＬから供給されることである。つま
り、放電路が切替わる瞬間に全ランプ電流I_Dが一
瞬急激に減少する。そのため、インダクタンスＬ
からは電流の変化率di／dtに比例した高電圧が発
生し、第１３図ｂに示すように放電灯FLに印加
される。従つて、放電路の切り換え毎に電源電圧
以上のパルス電圧が放電灯FLに供給されるため、
電源電圧は従来の放電灯と同様、ランプ電圧実効
値の約２倍で十分点灯維持できることになる。そ
の結果、限流素子での電力損失もチヨーク点灯式
の場合とほぼ同等となる。

しかしながら、ここで問題となるのは放電路
〜の切り換えの位相である。第１４図ａ，ｂ，
ｃに３種類の互いに異なる位相角で放電路を切り
換えた場合の放電路電圧V₁、放電路電流I₁の波形
を示す。V_Dは上述と同様に全ランプ電圧、I_Dは全
ランプ電流、ホは制御信号である。ここで、放電
路切り換え時の高圧パルス電圧Vpが、全ランプ
電流I_Dの切り換え位相によつて異なつている。つ
まり、全ランプ電流I_Dの瞬時値が大きい時点で切
り換えた場合は、第１４図ｂに示すように高いパ
ルス電圧Vpとなり、逆に瞬時値が小さい時点で
は第１４図ａ，ｃに示す如くパルス電圧Vpが低
くなる。これは、パルス電圧Vpが電流の変化率
di／dtに比例した大きさとなるために生じる現象
であると考えられる。従つて、第１４図のａやｃ
よりさらに全ランプ電流I_Dの小さい時点で切り換
えると、放電灯FLは点灯維持できずに立ち消え
することになる。

そこで、改善策として、放電路切り換えの起点
を全ランプ電流I_Dがゼロとなる少し手前の位相
（再点弧の少し手前の位相）とし、再点弧位相前
後では放電路を切り換えないようにしたものであ
る。つまり、第１５図に示すように信号ホによつ
て制御される第１の放電路の放電の起点t₀を再点
弧位相t₁の少し手前に固定し、放電期間の変化範
囲を再点弧位相t₁の少し後の位相t₂から、次のサ
イクルの起点t₃までとする。第１５図ａは放電路
の放電期間が最小で、他の期間はすべて放電路
の放電期間とした場合で、第１５図ｂは同図ａ
の状態から放電路の放電期間を延長（t₀〜t₂か
らt₀〜t₂′に延長）させた場合の波形を示してい
る。このように、ランプ電流（ランプ電圧）がゼ
ロになる（再点弧）位相付近で放電路を切り換え
ないようにすることで、放電路切り換え時には十
分な高圧パルス電圧Vpが得られ、立ち消えや不
安定放電がなくなるものである。尚、第１５図に
おけるV₁，I₁は放電路の放電路電圧、放電路電
流であり、V₂，I₂は放電路の放電路電圧、放電
路電流である。

しかし、この場合、１つの放電路については常
に毎サイクル放電期間があるため、その発光色は
常に残ることになる。つまり、例えば、第１５図
ａの場合のように放電路の発光期間がt₀〜t₂の
間に残るため、放電路の発光色を得ようとして
も放電路の発光色が若干混ざつてしまう。すな
わち、第１５図ａにおいて、放電路の発光をな
くし、放電路のみを発光させるようにした場
合、t₀の位置を固定とし、t₂の位置を左側にもつ
ていくと、再点弧位置t₁に近付き、放電路に印
加される高圧パルス電圧が小さくなり、十分な電
圧が得られず、立ち消えの原因となる。そのた
め、t₂の位置はある程度以上は左側へは移動する
ことができず、ある程度t₀〜t₂の期間（放電路
）を残さざるを得なくなる。すなわち、放電路
の発光がかなり残り、放電路のみの発光とは
ならない。従つて、放電路以外の発光色の純度
には限界があつた。例えば、放電路，，の
発光色を各々Ｂ（青）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）とした場
合、赤色や緑色及びそれらの中間色（黄色）を得
ようとしても青色が多少混入してしまうという問
題がある。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて提供したものであつ
て、すべての発光色の純度を改善することを目的
とした放電灯点灯装置を提供するものである。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、電源から夫々発光色が異なる複数の
並列放電路に放電電流を切り換えて流すスイツチ
手段と、このスイツチ手段を時分割制御する制御
回路とを具備し、上記放電路の切り換えを交流電
源の半サイクル毎のランプ電流がゼロとなる付近
以外の位相で行うと共に、複数の放電路の内で放
電時間が最も長い放電路の放電を、ランプ電流が
ゼロとなる位相及びその前後の位相を含ませて持
続して行なわせる放電切換手段を設けたものであ
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。第１図は実施例の動作波形図を示すものであ
り、第１図は前述の第１２図及び第１３図中のラ
ンプ電流I_Dに相当する電流波形を示すものであ
る。ここでは、簡単のために放電灯FL内の３つ
放電路のうち第１、第２の放電路（３Ｒ），
（３Ｇ）に電流を流し、第３の放電路（３Ｂ）
には図示できないほど、ほとんど電流を流さない
場合を考える。第１図ａでは放電路３Ｒがt₀〜t₂
の区間（領域T₁：横線を引いた部分）で導通し、
続いて放電路３Ｇがt₂〜t₃の区間（領域T₂：白い
部分）で導通となり、これを繰り返している。同
図ａの状態ではT₁＞T₂となつている。次に、同
図ｂではT₁を減少、T₂を増加させていき、ほぼ
T₁＝T₂とした状態を示し、さらに変化させてT₁
＜T₂となると同時に、同図ｃのようにT₁とT₂と
の位相が入れ換わり、以前まではt₀では放電路３
Ｒの導通が開始していたのに対して、この時点か
らt₀では放電路３Ｇが開始するように変化してい
る。さらに、T₂の領域を拡大すると順次同図ｄ，
ｅのようになり、最終的には同図ｅのようにほと
んど放電路３Ｇのみの発光が得られるようになつ
ている。尚、放電路３Ｒの期間を短くする場合、
t₂″の位置を右側（t₃の方向）へ移動すれば良く、
この場合、t₂″〜t₃の間には再点弧位置t₁は含まれ
ていないため、t₂″の位置をほとんどt₃と同じ位置
まで移動しても、t₂″で十分な高圧パルス電圧を
得ることができ、立ち消えも生じない。そして、
上述したように、t₂″t₃とすれば、放電路３Ｒの
発光はほとんどゼロとなり、放電路３Ｇのみの発
光となる。このように、複数の放電路のうち最も
導通時間領域の広い放電路の導通を、ランプ電流
I_Dがゼロになる（再点弧）位相をはさむ期間に常
に設定することにより、従来のように第１の放電
路３Ｒの発光が残る程度を大幅に低減でき、発光
色の純度が改善される。

第２図は本実施例のブロツク回路図を示し、基
本的な構成は第１２図と同様であり、また制御回
路８の構成も第８図と同様なので図は省略する。
まず、比較回路１７は、制御回路８中の３放電路
３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの導通期間を設定するための抵
抗Vr₁，Vr₂，r₅の抵抗値（あるいは抵抗両端で
の電圧降下）を検知し、これらの大きさを比較す
るためのものである。制御回路８からの３本の信
号線ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ３つの放電路３Ｒ，３
Ｇ，３Ｂのいずれかとの接続に切り換えるための
スイツチ回路SW₁〜SW₃に接続される。上記比較
回路１７からの信号はスイツチ制御回路１８に入
り、その入力信号に応じて、３つのスイツチ回路
SW₁，SW₂，SW₃を切り換えるようになつてい
る。しかして、第１図ａ及びｂのときは、スイツ
チ回路SW₁は放電路３Ｒの端子、スイツチ回路
SW₂は放電路３Ｇの端子に接続されており、第１
図ｃの時点で比較回路１７からの信号を受けたス
イツチ制御回路１８によつて、スイツチ回路SW₁
は放電路３Ｇの端子、スイツチ回路SW₂は放電路
３Ｒの端子に夫々切り換えられる。尚、上記比較
回路１７、スイツチ制御回路１８、スイツチ回路
SW₁〜SW₃等で放電切換手段が構成される。

尚、第３図は放電灯FLの他の実施例を示し、
内管３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの開口端を陰極５を覆つて
いる陰極室１５の開口部１６に配置したものであ
る。また、複数の放電路からなる単一の放電灯だ
けでなく、複数の放電灯によつて複数の放電路を
形成するようにしてもよい。つまり、外管内に複
数本の内管（放電路）を有する二重管構造の放電
灯に限定するものではなく、互いに独立した複数
本の放電灯を用いても良いものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、電源から夫々発光色が
異なる複数の並列放電路に放電電流を切り換えて
流すスイツチ手段と、このスイツチ手段を時分割
制御する制御回路とを具備し、上記放電路の切り
換えを交流電源の半サイクル毎のランプ電流がゼ
ロとなる付近以外の位相で行うと共に、複数の放
電路の内で放電時間が最も長い放電路の放電を、
ランプ電流がゼロとなる位相及びその前後の位相
を含ませて持続して行なわせる放電切換手段を設
けたものであるから、複数放電路のうち最も放電
期間（導通期間）の大きい放電路を、常に交流電
源の半サイクル毎のランプ電流がゼロとなる位相
付近で放電を行わせることで、従来のように第１
の放電路の発光が残ることによる発光色への影響
がほとんどなくなり、立ち消えもすることなく発
光色の純度すなわち色度範囲の広い点灯装置を提
供できる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の動作波形図、第２
図は同上のブロツク回路図、第３図は同上の放電
灯の他の実施例の断面図、第４図ａ，ｂは放電灯
の斜視図及び平面図、第５図は従来例の回路図、
第６図は同上のタイムチヤート、第７図は同上の
点灯回路のブロツク回路図、第８図は同上の制御
回路の具体回路図、第９図は同上のタイムチヤー
ト、第１０図及び第１１図はチヨーク型の点灯回
路図、第１２図は改良型の放電灯点灯回路のブロ
ツク回路図、第１３図は同上のタイムチヤート、
第１４図は同上のタイムチヤート、第１５図は同
上のタイムチヤートである。 ８は制御回路、ACは交流電源、FLは放電灯、
Tr₁〜Tr₃はスイツチングトランジスタを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源から夫々発光色が異なる複数の並列放電
   路に放電電流を切り換えて流すスイツチ手段と、
   このスイツチ手段を時分割制御する制御回路とを
   具備し、上記放電路の切り換えを交流電源の半サ
   イクル毎のランプ電流がゼロとなる付近以外の位
   相で行うと共に、複数の放電路の内で放電時間が
   最も長い放電路の放電を、ランプ電流がゼロとな
   る位相及びその前後の位相を含ませて持続して行
   なわせる放電切換手段を設けて成る放電灯点灯装
   置。