JPH09509009A - 複数の各放電路における放電を交互に確立及び消滅させるための回路装置 - Google Patents
複数の各放電路における放電を交互に確立及び消滅させるための回路装置Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、各々が放電路の第1端部に位置する第1電極と、放電路の第2端部に位置する第2電極とに関連する複数の放電路の各々における放電を周波数fで交互に確立及び消滅させるための回路装置であって、供給電圧から動作電圧を発生させるための手段を具えており、作動中の前記動作電圧が、それぞれの放電路に周波数fで周期的に与えられるようにした回路装置に関する。本発明による回路装置は、各放電路に同じ動作電圧を与え、作動中、各放電路を該放電路に並んで位置する補助電極に関連させ、且つ前記回路装置がさらに、各補助電極を周波数fで回路装置の端子に接続したり、該端子から切り離したりして、各周期の一部の期間中、同じ放電路に関連する一方の電極と補助電極との間に点弧電圧を確立させるためのスイッチング手段を具えるようにしたことを特徴とする。このようにして、比較的簡単な手段により放電が適切な放電路内にのみ確立されるようにする。
Description
【発明の詳細な説明】
複数の各放電路における放電を交互に確立及び消滅させるための回路装置
本発明は、各々が放電路の第1端部に位置する第1電極と、放電路の第2端部
に位置する第2電極とに関連する複数の放電路の各々における放電を周波数fで
交互に確立及び消滅させるための回路装置であって、供給電圧から動作電圧を発
生させるための手段を具えており、作動中の前記動作電圧が、それぞれの放電路
に周波数fで周期的に与えられるようにした回路装置に関するものである。
本発明は複数の放電路を具えている照明装置にも関するものである。
冒頭にて述べたような回路装置は日本国特許出願JP−A−03222290
から既知である。この従来の回路装置は2個のけい光ランプと組合わせて用いら
れる。これらのけい光ランプの各々は放電路及び関連する電極を具えている。け
い光ランプには異なるけい光層を被着してある。各けい光ランプはバイポーラト
ランジスタと直列に直流電圧源の端子に接続される。ランプの作動中に、各バイ
ポーラトランジスタは信号発生器によって発生される信号により周波数fで交互
に導通したり、非導通になったりし、前記信号発生器はバイポーラトランジスタ
と相俟って供給電圧から動作電圧を発生する手段の一部を形成する。一方のバイ
ポーラトランジスタが導通している時には、他方のトランジスタは非導通である
。双方のバイポーラトランジスタのデューティサイクルの和は1である。一方の
バイポーラトランジスタのデューティサイクルを調整することにより(これによ
り他方のトランジスタのデューティサイクルをそれ相当に調整する)、各ランプ
に直流電圧が与えられるわずかな時間を調整することができる。一方のランプに
直流電圧が与えられる少量の時間は、そのランプの動作電圧の形状を決定し、こ
れがそのランプの光出力に影響するため、一方のトランジスタのデューティサイ
クルを調整することにより、2つのランプが一緒に放射する光の色が調整される
ことになる。周波数fが十分に高い場合には、ランプによって放射される光が人
間の眼で一定の色の光として知覚される。周波数fに関連する各周期中には次の
ような事態が生じる。即ち、その周期の第1時間インターバルの期間中は一方の
ランプに直列のトランジスタが非導通となり、他方のランプに直列のトランジス
タが導通する。この導通したトランジスタに直列のランプは直流電圧の影響下に
て点弧し、これによる放電がこのランプに第1色点の光を放射させる。第1時間
インターバルの終りに、導通トランジスタが非導通となるため、このトランジス
タと直列のランプ内の放電は消滅する。このトランジスタは前記周期の残りの部
分を構成する第2時間インターバルの期間中非導通のままである。第1時間イン
ターバル中非導通であったトランジスタは第2時間インターバルに導通するため
、このトランジスタと直列のランプは直流電圧の影響下で点弧し、これによる放
電がこのランプに第2色点の光を放射させる。従来の回路装置では2つのランプ
の動作電圧が異なるため、各ランプに直列に1個のトランジスタが必要である。
従って、従来の回路装置は比較的複雑で、しかも高価である。
本発明の目的は比較的簡単で、しかも安価な回路装置を提供することにある。
本発明は冒頭にて述べたような回路装置において、各放電路に同じ動作電圧を
与え、作動中、各放電路を該放電路に並んで位置する補助電極に関連させ、且つ
前記回路装置がさらに、各補助電極を周波数fで回路装置の端子に接続したり、
該端子から切り離したりして、各周期の一部の期間中、同じ放電路に関連する一
方の電極と補助電極との間に点弧電圧を確立させるためのスイッチング手段を具
えるようにしたことを特徴とする。
電極は本発明による回路装置によって作動させるのが好適なランプに組込むこ
とができる。電極はランプの作動中放電内に存在させることができるが、電極は
放電に容量的に結合させることもできる。補助電極は本発明による回路装置によ
って作動させることのできるランプの一部とすることができるが、回路装置の一
部とすることもできる。各放電路は別々のランプ容器内に組込むことができるが
、2つ以上の放電路を1個のランプ容器内に組込むこともできる。
前記周期の一部分の期間中、放電路間、つまり各電極対間に存在する動作電圧
は1つ以上の放電路内に存在する放電を維持するのに十分な高い電圧値とするも
、放電を確立(放電路の点弧)させるのに十分な高い電圧値とはしないようにす
る。斯かる周期の第2部分の期間中には、動作電圧の値は或る放電路に存在する
放電が消滅するような値となる。前記周期の第3部分の期間中に、動作電圧が放
電を維持するのに十分な高い値となると、スイッチング手段は1つ以上の補助電
極を回路装置の端子に接続する。このようして接続された補助電極と、同じ放電
路に関連する一方の電極との間に存在する点弧電圧は点弧を引き起こし、放電路
に次の放電を確立させる。従って、スイッチング手段は補助電極と相俟って、動
作電圧の振幅値が放電を維持するのに十分な高さである時間インターバル中に放
電が存在する放電路を選択するための簡単な手段を成す。本発明による回路装置
では、どの放電路にも同じ動作電圧を与えるため、回路装置が比較的簡単であり
、従って比較的安価である。こうした利点のほかに、本発明による回路装置を用
いると、放電路内の放電の確立及び消滅中における電力消費が比較的少なくて済
む。
本発明による回路装置の比較的簡単な構成のものでは、回路装置の端子の電極
が作動中における各放電路の一方の電極の電位と同じとなるようにする。スイッ
チング手段は補助電極をこの端子に接続するから、同じ放電路に関連する他方の
電極と補助電極との間に存在する点弧電圧は動作電圧に等しくなる。
動作電圧としては直流電圧を用いることができる。しかし、放電路内に含まれ
るプラズマに応じて、動作電圧として交流電圧を用いることを所望することがで
きる。このような交流電圧は周波数が50又は60Hzの幹線供給電圧のような
低周波の交流電圧とすることができる。交流電圧は高周波の交流電圧とすること
もできる。例えば低圧水銀ランプを動作電圧としての高周波交流電圧によって高
効率に作動させることができることは周知である。
各放電路は動作電圧の各周期の一部分の期間中放電を維持しないから、回路装
置には加熱電極を電極に供給するための手段を装備させるのが有利なこともある
。このようにして、電極の温度が、それらの寿命を縮めるような値にまで低下す
るのを防ぐことができる。
動作電圧の振幅をほぼ方形波変調する場合に極めて有効な動作が得られること
を確かめた。放電の消滅並びに点弧は共に方形波が高から低へ、又は低から高レ
ベルへとそれぞれ変わる直後に起る。ほぼ方形波の変調電圧の振幅が高い期間の
時間インターバルを調整し得る場合には、放電路によって放射される光の色も簡
単に調整することができる。
本発明の実施例を図面を参照してさらに説明する。図面中、
図1は本発明による回路装置を具えている本発明による照明装置の実施例を図
式的に示したものであり、
図2は本発明による回路装置を具えている本発明による照明装置の他の実施例
を図式的に示したものであり、
図3aは図1及び図2に示した実施例で構成される回路装置の一部の例を図式
的に示したものであり、
図3bは図1及び図2に示した実施例で構成される回路装置の一部の他の例を
図式的に示したものであり、
図4は図1に示した照明装置に組込んだ放電ランプの動作電圧の形状を示し、
図5は図2に示した照明装置に組込んだ放電ランプの動作電圧の形状を示す。
図1におけるL1及びL2は放電ランプである。これらの放電ランプには異な
るけい光層を組込む。放電ランプL1には電極El1及びEl2が装備され、放
電ランプL2には電極El3及びEl4が装備されている。放電路は各放電ラン
プの電極間に存在する。放電ランプL1には、この放電ランプのランプ容器の外
側に取付けた導電材料製のストリップから成る補助電極AE1も装備されている
。同様に、放電ランプL2にも補助電極AE2が装備されている。スイッチング
素子S1は補助電極AE1を電極El2に接続する。別のスイッチング素子S2
は補助電極AE2を電極El4に接続する。回路部分I及びIIの双方は電極を加
熱する手段を構成する。この目的のために回路部分Iの出力端子を電極El1及
びEl3に結合させると共に回路部分III の出力端子を電極El2及びEl4に
結合させる。回路部分III は供給電圧から動作電圧を発生する手段を構成する。
回路部分III と供給電圧源との間の結合は図1に示してない。回路部分III の第
1出力端子は電極El1及びEl3に接続する。回路部分III の第2出力端子は
電極El2及びEl4に接続する。ランプの動作中に動作電圧は第1出力端子と
第2出力端子との間に現われ、従って電極El1とEl2との間及び電極El3
とEl4との間にも現われる。回路部分III は、放電ランプL1及びL2に流れ
る電流を制限するインダクタンスのような安定手段(図1には図示せず)も具え
ている。回路部分III に結合させた回路部分IVは、スイッチング素子S1及びス
イ
ッチング素子S2を導通させたり、非導通にしたりする制御信号を発生する制御
回路を構成する。従って、回路部分IVの出力端子はスイッチング素子S1及びS
2の制御電極に結合させる。図1ではこの結合を点線にて示してある。本例では
、回路部分IVがスイッチング素子S1及びS2と共にスイッチング手段を形成し
、このスイッチング手段は各補助電極を周波数fで回路装置の端子に接続したり
、切離したりして、この各切替周期の一部の期間中に同じ放電路に関連する一方
の電極と補助電極との間に点弧電圧を確立する。本例では前記回路装置の端子を
回路部分III の第2出力端子とする。従って、放電ランプの補助電極と一方の電
極との間に、その関連するスイッチング素子が導通している際に現われる点弧電
圧は動作電圧に等しくなる。
図1に示した照明装置は次のように作動する。ランプの作動中に回路部分III
は図4に示したような形状の動作電圧を発生する。図4では電圧を縦軸に沿って
任意の単位にてプロットしてある。水平軸に沿って時間も任意の単位にてプロッ
トしてある。図4は動作電圧の1周期を示している。この図から明らかなように
、図1に示した実施例に用いる動作電圧はほぼ方形波の変調高周波電圧である。
動作電圧の各周期は4つの連続する時間インターバルΔt1,Δt2,Δt3及
びΔt4から成る。これらの時間インターバルを図4に示してある。第1時間イ
ンターバルΔt1の期間中の動作電圧の振幅はほぼ0であるため、2つの放電ラ
ンプには電流が流れない。第1時間インターバルの期間中、回路部分IVはスイッ
チング素子S1を導通させると共にスイッチング素子S2を非導通にする。第2
時間インターバル中の動作電圧は高周波の交流電圧である。この高周波電圧は電
極El1とEl2との間、電極El3とEl4との間及び補助電極AE1と電極
El1との間にも現われる。高周波電圧の振幅は、放電ランプL2内に放電を発
生させるのには不十分である。補助電極AE1と電極El1との間の距離は、放
電ランプL1のプラズマ中に比較的強力な電界が存在するように比較的短くする
。この比較的強力な電界のために、放電ランプL1が点弧して、電極El1とE
l2との間に放電が確立する。この放電は第2時間インターバル中維持される。
従って、この第2時間インターバルの期間中、照明装置は放電ランプL1内のけ
い光層の組成物に関連する色の光を放射する。放電ランプL1内の放電は、第3
時間インターバルΔt3の始めに消滅し、これは動作電圧の振幅がほぼ0となる
からである。第3時間インターバル中に回路部分IVはスイッチング素子S2を導
通させ、スイッチング素子S1を非導通にする。第4時間インターバル中の動作
電圧は、再び第2時間インターバル中の動作電圧の振幅にほぼ等しい振幅を有す
る高周波電圧となる。この第4時間インターバル中の動作電圧は補助電極AE2
と電極El3との間にも現われる。従って、放電ランプL2が点弧して、電極E
l3とEl4との間に放電が確立する。この放電は第4時間インターバルの期間
中維持される。第4時間インターバルの期間中放電ランプL1は点弧しないため
、この第4時間インターバルの期間中、照明装置は放電ランプL2内のけい光層
の組成物に関連する色の光を放射する。照明装置によって放射される光の総量の
色は第2及び第4時間インターバルの期間に依存する。これらの期間は可調整と
して、これらの期間により光の色を調整し得るようにするのが好適である。
なお、図1に示した照明装置は例えば、ほぼ方形波の変調高周波電圧の代りに
ほぼ方形波の変調直流電圧とする動作電圧によって作動させることもできる。
図2のLVは管状の透明ランプ容器である。この容器の両側は金属の蓋El1
及びEl2で閉成されている。照明装置の作動中、これらの蓋は電極として機能
する。ランプ容器にはArの如き貴ガス及び少量の水銀を充填する。ランプ容器
の軸線のまわりに3個の管状の放電容器DVI,DV2及びDV3を取付ける。
これらの放電容器の各々は両側を開放させると共に、各放電容器には導電材料製
のストリップから成る補助電極を設ける。各放電容器の内壁はけい光層で覆う。
各放電容器は異なるけい光層を有している。これらのけい光層は、作動中に放電
容器内に確立された放電がある場合に、各放電容器が青、緑及び赤の光を放射す
るように選定するのが好適である。図2では補助電極をAE1,AE2及びAE
3として示してある。これらの補助電極はスイッチS1,S2及びS3によって
回路部分III の第2出力端子と接続される。回路部分III は供給電圧から動作電
圧を発生する手段を形成する。装置の作動中にこの動作電圧は回路部分III の第
1出力端子と第2出力端子との間に現われる。第1出力端子は電極El1に接続
し、第2出力端子は電極El2に接続する。回路部分III は放電容器に流れる電
流を制限するインダクタンスのような安定手段(図1には図示せず)も具えてい
る。回路部分III に結合させた回路部分IVはスイッチング素子S1,S2及びS
3を導通及び非導通にさせる制御信号を発生する制御回路を構成する。従って、
回路部分IVの出力端子はスイッチング素子S1,S2及びS3の制御電極に結合
させる。図2ではこの結合を点線にて示してある。この例では、回路部分IVがス
イッチング素子S1,S2及びS3と共にスイッチング手段を形成し、このスイ
ッチング手段は各補助電極を周波数fで回路装置の端子に接続及びそれから切離
して、この各切替周期の一部の期間中に同じ放電路に関連する一方の電極と補助
電極との間に点弧電圧を確立する。この例における電極El1並びにEl2の双
方は3個の放電容器によって規定される3つの各放電路に関連する。さらに、前
記回路装置の端子は回路部分III の第2出力端子とする。従って、補助電極と電
極El1との間に、その関連するスイッチング素子が導通している際に現われる
点弧電圧は動作電圧に等しくなる。
図2に示した照明装置は次のように作動する。動作中に回路部分III は図5に
示したような形状の動作電圧を発生する。図5は縦軸に沿って電圧を任意の単位
にてプロットしてある。水平軸に沿って時間も任意の単位にてプロットしてある
。図5は動作電圧の1周期を示している。この図から明らかなように、図2に示
した実施例に用いる動作電圧はほぼ方形波の変調高周波電圧である。この動作電
圧の各周期は6つの連続する時間インターバルΔt1,Δt2,Δt3,Δt4
,Δt5及びΔt6から成る。これらの時間インターバルを図5に示してある。
時間インターバルΔt1,Δt3及びΔt5の期間中はスイッチング素子S1,
S2及びS3をそれぞれ導通させ、次の時間インターバル中も導通させておく。
スイッチング素子の1つを導通させると、ほかのスイッチング素子は非導通とな
る。従って、放電は時間インターバルΔt2の期間中には放電容器DV1内に、
時間インターバルΔt4の期間中には放電容器DV2内に、時間インターバルΔ
t6の期間中には放電容器DV3内に現われる。これらの時間インターバルの持
続時間は動作電圧の1周期における青、緑及び赤の光の出力、従って照明装置に
よって放射され、人間の眼によって体験されるような光の色を決定する。こうし
た時間インターバルの持続時間を調整することによって、照明装置によって放射
される光の色を調整することができる。
図3Aの回路部分III は端子K3及びK4と、整流ブリッジDBと、コンデン
サC1,C2及びC3と、制御回路SCと、ANDゲートN1及びN2と、スイ
ッチング素子S4及びS5と、安定手段BMと、出力端子K1及びK2とで形成
する。回路部分IVは制御パルス発生器CPGと、後述する手段P1及びP2と、
多重スイッチMSとで形成する。K3及びK4は低周波供給電圧SVに接続する
端子である。これらの端子K3及びK4は整流ブリッジDBの各入力端子に接続
する。整流ブリッジDBの第1出力端子は、動作中にバッファコンデンサとして
機能するコンデンサC1によって整流ブリッジDBの第2出力端子に接続する。
コンデンサC1はスイッチング素子S4とS5との直列回路及びコンデンサC2
とC3との直列回路によって分路される。スイッチング素子S4とスイッチング
素子S5の共通端子を出力端子K1に接続する。コンデンサC2とコンデンサC
3の共通端子は安定手段BMを介して出力端子K2に接続する。作動中、出力端
子K1及びK2は放電通路に関連する電極に結合される。制御回路SCの第1出
力端子はANDゲートN1の第1入力端子に接続する。制御回路SCの第2出力
端子はANDゲートN2の第1入力端子に接続する。ANDゲートN1の出力端
子はスイッチング素子S4の制御電極に接続する。ANDゲートN2の出力端子
はスイッチング素子S5の制御電極に接続する。ANDゲートN1の第2入力端
子及びANDゲートN2の第2入力端子は制御パルス発生器CPGの出力端子に
接続する。この制御パルス発生器CPGの入力端子は手段P1及びP2にそれぞ
れ結合させる。制御パルス発生器CPGの出力端子は多重スイッチMSの入力端
子にも接続する。多重スイッチMSの出力端子は、図1に示したような例の場合
にはスイッチング素子S1及びS2に、図2に示したような例の場合にはスイッ
チング素子S1,S2及びS3にそれぞれ結合させる。この結合を図3では点線
で示してある
図3Aの回路部分III 及びIVは次のように作動する。作動中に低周波供給電圧
源SVによって与えられる低周波供給電圧は整流ブリッジDBによって整流される
。従って、コンデンサC1には直流電圧が与えられる。作動中の制御回路SCは
スイッチング素子S4及びS5を交互に導通及び非導通にする制御信号を発生す
る。制御パルス発生器CPGの出力端子の信号が高レベルにあると、これらの制
御信号はANDゲートN1及びN2を経てスイッチング素子S4及びS5を交互
に導通及び非導通にするこれらのスイッチング素子S4及びS5の制御電極に結
合される。従って、安定手段BMを流れる放電電流及び放電が補助電極によって
確立される放電路が生成される。制御パルス発生器CPGの出力端子の信号が低
レベルであると、スイッチング素子S4及びS5の制御電極の電圧も低くなるた
め、これら双方のスイッチング素子は非導通となり、放電電流が発生しなくなる
。制御パルス発生器CPGは、その出力端子に動作電圧と同じ周波数を有するほ
ぼ方形波の周期性信号を発生する。図1に示したような照明装置の場合には、ほ
ぼ方形波の信号の各周期が、それぞれ時間インターバルΔt2及びΔt4の持続
時間に等しい幅を有する2つの矩形パルスを含む。図2に示したような照明装置
の場合には、ほぼ方形波の信号の各周期が、時間インターバルΔt2,Δt4及
びΔt6の持続時間に等しい幅を有する3つの矩形パルスを含む。手段P1は照
明装置のユーザに1周期内に含まれる複数の矩形パルスの幅の比率を手動調整し
得るようにする。手段P2は照明装置のユーザに1周期内に含まれる複数の矩形
パルスの幅の総和を調整し得るようにする。図1に示すような照明装置では、多
重スイッチによって各周期内の第1矩形パルスの期間中はスイッチング素子S1
を導通させると共に、各周期内の第2矩形パルスの期間中はスイッチング素子S
2を導通させる。図2に示すような照明装置では、各周期内の第1,第2及び第
3矩形パルスの期間中、多重スイッチMSによってスイッチング素子S1,S2
及びS3をそれぞれ導通させる。
図3Bにおける回路部分IVは図3Aに示した回路部分IVと同じである。回路部
分III は端子K3及びK4と、整流ブリッジDBと、コンデンサC1と、スイッ
チング素子S6と、安定手段BMとで形成する。K3及びK4は低周波供給電圧
SVに接続する端子である。これらの端子K3及びK4は整流ブリッジDBのそ
れぞれの入力端子に接続する。整流ブリッジDBの第1出力端子は、動作中バッ
ファコンデンサとして機能するコンデンサC1によって整流ブリッジDBの第2
出力端子に接続する。スイッチング素子S6と安定手段BMとの直列回路は整流
ブリッジDBの第1出力端子を出力端子K2に接続する。整流ブリッジDBの第
2出力端子は出力端子K1に接続する。作動中、出力端子K1及びK2は放電路
に関連する電極に結合される。スイッチング素子S6の制御電極は制御パルス発
生器CPGの出力端子に接続する。
図3Bに示したような例の回路部分III 及びIVは次のように作動する。
制御パルス発生器CPGは、その出力端子に周波数が動作電圧と同じのほぼ方
形波の周期性信号を発生する。このほぼ方形波の信号はスイッチング素子S6を
導通及び非導通にする。これにより、ほぼ方形波の変調直流電圧である動作電圧
がコンデンサC1における直流電圧から生成される。回路部分III 及びIVのこの
例は、直流放電電流によって作動させることのできる放電ランプと組合わせて使
用するのに極めて好適である。動作電圧を直流電圧とする以外は、この図3Bに
示した回路部分III 及びIVの例の残りの動作は図3Aに示した例と同じである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.各々が放電路の第1端部に位置する第1電極と、放電路の第2端部に位置す る第2電極とに関連する複数の放電路の各々における放電を周波数fで交互に確 立及び消滅させるための回路装置であって、供給電圧から動作電圧を発生させる ための手段を具えており、作動中の前記動作電圧が、それぞれの放電路に周波数 fで周期的に与えられるようにした回路装置において、各放電路に同じ動作電圧 を与え、作動中、各放電路を該放電路に並んで位置する補助電極に関連させ、且 つ前記回路装置がさらに、各補助電極を周波数fで回路装置の端子に接続したり 、該端子から切り離したりして、各周期の一部の期間中、同じ放電路に関連する 一方の電極と補助電極との間に点弧電圧を確立させるためのスイッチング手段を 具えるようにしたことを特徴とする回路装置。 2.前記端子が、作動中各放電路の一方の電極と同電位にあることを特徴とする 請求項1に記載の回路装置。 3.前記動作電圧が交流電圧であることを特徴とする請求項1又は2に記載の回 路装置。 4.前記回路装置が前記電極に加熱電流を供給する手段を装備していることを特 徴とする請求項1〜3の一項以上に記載の回路装置。 5.前記動作電圧の振幅がほぼ方形波変調されていることを特徴とする請求項1 〜4の一項以上に記載の回路装置。 6.前記ほぼ方形波の変調電圧の振幅が高レベルにある期間の時間インターバル が可調整であることを特徴とする請求項5に記載の回路装置。 7.複数の放電路を備え、且つ請求項1〜6の一項以上に記載の回路装置を具え ている照明装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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