JPH0335799B2 - - 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７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字状に曲成した内面に各々赤、緑、青の
発光を有する蛍光体を塗布した３本の内管３Ｒ，
３Ｇ，３Ｂを配設したものである。該内管３Ｒ，
３Ｇ，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８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９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１０図は具体的な点灯回路の一例を示すもの
であり、第１１図は第１０図に示されている制御
回路８′の具体回路図であり、第１２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１０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１１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１０〜１２、トランジスタTr₅〜Tr₇等
から構成されている。尚、第１１図のａ〜ｄは第
１０図のａ〜ｄに対応している。

次に動作を説明する。ここで第１２図ａは交流
電源ACの波形を示し、第１２図ｂは平滑コンデ
ンサC₁の両端電圧V_Dを示す。また、第１２図の
イ〜トは第１１図のイ〜ト点の電圧波形を示し、
第１２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
ス出力ヘを出力する。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
信号ヘが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１２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１３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
４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
３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１５図のような回路となる。この第
１５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１６図に示す。尚、制御回路８′は第
１１図と同じものを用いている。第１６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１
１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３Ｒ〜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１５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１６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１７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１７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１７図ａ，ｃに示す如くパルス電圧Vpは低
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１７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
（再点孤の少し手前の位相）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１８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１８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１８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１８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１８図
において、放電路だけを発光させる場合、放電
路の発光を無くすために、t₂を左側にもつてい
くと、このことはランプ電流がゼロとなる再点弧
位相t₁に近付くことになる。そのため、放電路
を立ち消えすることなく発光させるためのパルス
電圧Vp（第１７図）を得ることができなくなる。
そこで、放電路を立ち消えさせることなく発光
させるには、放電路をt₂付近で切り替えて発光
させる必要がある。従つて、上記の理由により、
第１８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、立ち消えがなく、且つ発光色の純度を高く
（色度範囲を広く）点灯させる放電灯点灯装置を
提供することを目的とするものである。

［発明の開示］ （構成） 本発明は、電源から各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、該ランプ電流がゼロと
なる位相付近で電極に発光に寄与しない程度の予
熱電流を流す制御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図は実施例の回路図を示すものであり、
基本的な回路構成は第１０図と同様である。本発
明は第４のスイツチングトランジスタTr₉を付加
したものであり、このトランジスタTr₉のコレク
タを予熱電流調整用抵抗Rpを介して放電灯FLの
共通陰極５の非電源側に接続している。また、第
１図に示した制御回路８の具体回路図を第２図に
示す。この制御回路８も基本的には前述の第１１
図と同様であるが、本発明ではワンシヨツトフリ
ツプフロツプ１３及びその周辺回路素子を付加し
ている。フリツプフロツプ１０〜１３の出力はト
ランジスタTr₅〜Tr₈を介してトランジスタTr₉，
Tr₁〜Tr₃にそれぞれ順に信号を送るように接続
している。尚、第２図と第１図とのａ〜ｅ点は
夫々同じ記号を接続することを意味する。また、
ワンシヨツトフリツプフロツプ１３、トランジス
タTr₉、抵抗Rp等で制御手段を構成している。

次に動作を第３図に従つて説明する。第３図は
全ランプ電流I_Dの波形を示している。まず、再点
弧位相t₁（I_D＝０）の直前の時刻t₀の位置でトラン
ジスタTr₉がオンとなつて、この状態がt₁の少し
後の時刻t₂まで続き、この間（期間Ｐ）、抵抗Rp
を介して予熱電流が流れる。次に、時刻t₂の位置
でトランジスタTr₁がオンとなり、放電路（内
管）３Ｒに放電電流が流れる。さらに、時刻t₃の
位置で、放電は放電路３Ｇに切り換わり、さら
に、時刻t₄の位置で放電は放電路３Ｂに切り換わ
る。このような動作を１周期として繰り返され
る。この方式によれば、ランプ電流I_Dがゼロとな
る付近の位相を予熱期間とし、発光に寄与する内
管３Ｒ，３Ｇ，３Ｂの放電路の放電期間はいずれ
も、ランプ電流I_Dがゼロとなる付近の位相以外に
充当しているため、各放電路の発光の切替時にお
いては、立ち消えすることなく発光させるための
パルス電圧Vpを得ることができる。そのため、
各放電路のいずれの放電期間をも短くしていつて
も、立ち消えすることなく十分に発光させること
ができ、放電路のいずれの放電期間も、ほとんど
発光しない程度まで小さくすることができ、任意
の放電路のみを発光させることができて、発光色
の純度を高くすることができるものである。（従
来例の第１５図の場合には、第１放電路の放電期
間の低減には限界があり、この部分の発光が残つ
ていた）。また、本方式によれば、トランジスタ
Tr₉のオン期間の調整により、RGB混色光の色度
を一定に保つたまま調光することも可能となるも
のである。尚、トランジスタTr₉及び抵抗Rpを介
して流す微少放電電流は放電灯の予熱電流相当分
としている。これは、放電灯の電極を予め加熱し
ておくと、比較的低い印加電圧で放電灯を始動あ
るいは再始動できる特性を利用しているものであ
る。

第４図は他の実施例を示すものであり、基本構
成的には前述の第１図の場合と同様であるが、放
電灯FLに発光に寄与しない補助電極である第４
の陽極１４（ダミー電極）を付加したものを用い
たものである。すなわち、トランジスタTr₉のコ
レクタを固定抵抗R_Dを介して陽極１４に接続し
ており、制御回路８の内部は第２図と同様であ
る。この実施例の動作は、第５図中の期間Ｄが前
述の第３図中の期間Ｐに相当しており、第５図の
期間Ｄでは陽極１４と共通陰極５との間で放電が
生じ、且つこの間は放電灯FLの発光には寄与し
ない。従つて、この実施例においても、上記実施
例と同様の効果を得ることができるものである。
尚、補助電極である陽極１４に流れる微少電流は
上記と同様に放電灯の予熱電流相当分としてい
る。この実施例では、複数の並列放電路の放電期
間を十分小さくすることができ、従つて、光色の
変化を放電灯の立ち消えがなく色度範囲を広くす
ることができるものであり、また、予熱期間ある
いは補助電極への放電期間の調整により調光機能
も付加することができる。

尚、第６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
り、上記と同様に抵抗RpまたはR_Dによつて予熱
電流を供給するようにしている。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。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、電源から各々発光色が
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、該ランプ
電流がゼロとなる位相付近で電極に発光に寄与し
ない程度の予熱電流を流す制御手段を設けたもの
であるから、制御手段によつてランプ電流がゼロ
となる位相付近では放電路の発光をなくし、ラン
プ電流がゼロとなる位相付近以外で放電路を切り
替えて発光させることで、複数の並列放電路の放
電期間を十分小さくすることができ、従つて、光
色の変化を、放電灯の立ち消えがなく色度範囲を
広くすることが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ブロツク回路図、
第２図は同上の制御回路の具体回路図、第３図は
同上の動作説明図、第４図は同上の他の実施例の
ブロツク回路図、第５図は同上の動作説明図、第
６図は同上の放電灯の他の実施例の断面図、第７
図ａ，ｂは放電灯の斜視図及び平面図、第８図は
従来例の回路図、第９図は同上のタイムチヤー
ト、第１０図は同上の点灯回路のブロツク回路
図、第１１図は同上の制御回路の具体回路図、第
１２図は同上のタイムチヤート、第１３図及び第
１４図はチヨーク型の点灯回路図、第１５図は改
良型の放電灯点灯回路のブロツク回路図、第１６
図は同上のタイムチヤート、第１７図は同上のタ
イムチヤート、第１８図は同上のタイムチヤート
である。 ８は制御回路、１４は補助電極である陽極、
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)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電源から各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、該ランプ電流がゼロとなる位相
   付近で電極に発光に寄与しない程度の予熱電流を
   流す制御手段を設けて成る放電灯点灯装置。 ２ 上記電極を共通陰極としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。 ３ 上記電極を共通陰極とは別個の補助電極とし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   放電灯点灯装置。