JPH11307288A

JPH11307288A - 低圧放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH11307288A
Application number: JP11375198A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hayashida; 伸宏林田; Tadao Uetsuki; 唯夫植月
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】一端のみに低熱容量の補助電極を備えた低圧放
電灯であっても、両端に補助電極を備えたものと同様に
良好な点滅寿命を得る。【解決手段】低圧放電灯Ｌａの片側の主電極１ａの一端
側と補助電極２の一端側とに始動回路が接続され、両主
電極１ａ，１ｂの他端側に点灯回路が接続される。メイ
ンスイッチ１０を開き且つ始動用スイッチ９を閉じるこ
とで整流平滑部６から低圧放電灯Ｌａの両極間に直流電
圧が印加されて、予熱電流が流れて電極が加熱され、熱
電子を放出させて低圧放電灯Ｌａが始動する。而して、
直列に接続された主電極１ｂと補助電極２に予熱電流が
流れると、熱容量が小さい補助電極２の方が主電極１ｂ
よりも早く温度が上昇し、熱電子を放出して始動するた
め、いわゆる熱陰極始動によって始動時の陰極へのイオ
ン衝撃を大幅に減少させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蛍光灯に代表され
る低圧放電灯を点灯するための低圧放電灯点灯装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３〜図７は、従来の低圧放電灯Ｌａ’
（第１の従来例）を示すものであり、この低圧放電灯Ｌ
ａ’は、予熱始動形の蛍光ランプであって、その電極
は、電子放射性物質を塗布した電極１２を活性化処理を
して形成され、例えば水銀ガスやアルゴンガスを含む放
電ガスが封入された発光管１３の内側の両端に、一対の
導入線１４により支持されて配設されている。

【０００３】一般に、蛍光灯に代表される低圧放電灯を
点灯させるには、その放電特性上から安定器と呼ばれる
限流要素が必要である。そこで、上述のように構成され
た低圧放電灯Ｌａ’を、例えば商用周波数のような低周
波で点灯させる際には、図4に示すように安定器として
チョークコイル１５が使用され、また、この低圧放電灯
Ｌａ’を始動させるために、グロースタータと呼ばれる
始動用スイッチ１６が用いられている。

【０００４】そして、始動用スイッチ１６を閉じた状態
で、電極１２に放電電流の約１．５倍の電流を流して電
極１２を充分に加熱させ、その後、始動用スイッチ１６
が開かれることにより、安定器であるチョークコイル１
５の両端に発生するキック電圧を低圧放電灯Ｌａ’両端
に印加させて、低圧放電灯Ｌａ’を始動させている。こ
のグロースタータを用いた場合では、商用電源ＡＣが投
入されると、電極１２に予熱電流が流れて電極１２が充
分に加熱されて熱電子が放出されると共に、図５に示す
ように電極１２の両端部でそれぞれ放電Ａが生じ、低圧
放電灯Ｌａ’は約１〜２秒で始動する。

【０００５】また、近年では、この始動用スイッチ１６
としてグロースタータに代えて電子式のものも用いられ
るようになってきている。ちなみに電子スタータと呼ば
れる電子式の始動用スイッチは、予熱時間が制御されて
いるために、グロースタータでは数万回の点滅でランプ
不点となるのに対して、電子スタータでは数十万回の点
滅が可能となり、点滅寿命を長くできる。この電子スタ
ータを用いた場合では、低圧放電灯Ｌａ’の始動に要す
る時間は約０．８秒である。

【０００６】また、安定器としても高効率化等を目的と
して、高周波点灯装置（以下，「電子安定器」と呼
ぶ。）が使用されるようになってきている。この電子安
定器の回路方式には種々のものがあるが、最近では回路
の簡素化等を目的として、図６に示すような、電極１２
の一端間にコンデンサＣを接続した回路方式の電子安定
器１７が普及してきている。

【０００７】この種の回路方式の電子安定器１７は、交
流電源ＡＣを整流・平滑し、それを高周波に変換して低
圧放電灯Ｌａ’を始動、点灯させるもので、電子安定器
１７の内部に制御部（図示せず）を備え、その制御部
で、始動時には低圧放電灯Ｌａ’の両端に印加される電
圧をランプが始動しない程度に低下させて電極１２を加
熱させ、その後に電圧を数百ボルトに上昇させて低圧放
電灯Ｌａ’を始動させるという制御を行うものと、回路
をさらに簡素化するために、制御部を設けないものとが
存在する。そして、この制御部を持たない電子安定器１
７では、商用電源ＡＣを投入すればすぐに、低圧放電灯
Ｌａ’の両端である電極１２間に数百ボルトの電圧が印
加されると同時に、電極１２に予熱電流が流れて、低圧
放電灯Ｌａ’は約０．３秒程度で始動する。その結果低
圧放電灯Ｌａ’の点滅寿命は非常に悪くなっている。こ
れについて以下に説明する。低周波点灯では、始動時に
電極１２に電流が流れて充分に加熱されると、図５に示
すように電極１２の両端電圧により低圧放電灯Ｌａ’の
両端部でそれぞれ放電する。

【０００８】一方、電子安定器１７を用いた場合には、
電源投入と同時に図７に示すように電極１２の近傍に放
電（プラズマ）Ｂが発生している。この放電は、グロー
スタータを用いた場合のような熱電子による放電とは明
かに異なっている。またこの電子安定器１７により低圧
放電灯Ｌａ’が点灯するまでの時間は０.数秒（実験で
は０．３秒）であった。この時間は電極１２を加熱する
には不十分な時間である。このことより、この放電は電
極１２を過熱した結果の熱電子によって生じたものでは
なく、低圧放電灯Ｌａ’の両端にかかる電圧によって引
き起こされていると考えられる。

【０００９】また電極１２の近傍にプラズマＢが存在す
ることにより、本来ならば電極１２の加熱に使われる予
熱電流も、その多くがプラズマＢを流れるため、更に電
極１２の加熱が不十分となる。このことは、電子安定器
での低圧放電灯Ｌａ’の点灯が冷陰極始動であることを
意味している。低圧放電灯Ｌａ’が冷陰極始動すると始
動時の陰極へのイオン衝撃が増大するために低圧放電灯
Ｌａ’の点滅寿命が悪くなるのである。

【００１０】そこで、本発明者らは低圧放電灯の点滅寿
命を延ばす目的で、図８に示すように低熱容量の補助電
極２を主電極１と直列に接続した低圧放電灯を提案した
（第２の従来例、特開平８−２９８０９６号公報参
照。）。他にも、低圧放電灯の点滅寿命を延ばすため
に、図９に示すように低熱容量の補助電極２を主電極１
と並列に接続して低圧放電灯用電極を構成したものが提
案されている（第３の従来例、特公昭３９−２０１２０
号公報参照。）。また、図１０に示す従来の低圧放電灯
では、高出力蛍光灯などを商用周波数で市販のグロース
イッチを用いて単一チョークコイルにて始動及び点灯で
きるように、低熱容量の補助電極２を主電極１と直列に
設け、始動時に主電極１と補助電極２とに流れる予熱電
流を点灯時の放電電流よりも小さくするようにしている
（第４の従来例、特開昭５０−８３８６号公報参
照。）。さらに、図１１に示す従来例では、起動、寿命
特性の良好な低圧放電灯（蛍光灯）の提供を目的とし、
低熱容量の補助電極２を主電極１と直列に接続し、さら
にその補助電極２と並列に負性抵抗体１８を接続し、始
動時間の短縮や、始動後にランプ輝点が補助電極２から
主電極１へ移行するようにしたものが提案されている
（第５の従来例、特公昭４９−４７５１０号公報参
照。）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】而して、蛍光灯のよう
な低圧放電灯を低周波で点灯する点灯装置では、一般に
始動時に充分な予熱を行ない、電極にとって望ましい状
態で点灯させることが可能であるが、上記電子安定器で
は本質的に予熱不足で、冷陰極始動となってしまい点滅
寿命が非常に悪いという問題があった。

【００１２】それに対して本発明者らは、上述したよう
に点滅寿命を長くする目的で、過去に低熱容量の補助電
極２を主電極１と直列に接続した低圧放電灯用電極を提
案している（特開平８−２９８０９６号公報参照。）。
この低圧放電灯用電極を用いれば、瞬時に電極温度が上
昇するので始動時に電極が十分に加熱される。

【００１３】しかしながら、上記公報に記載された低熱
容量の補助電極２は、低圧放電灯両端に配置する必要が
ある。すなわち、一般の電子安定器が始動時に低圧放電
灯の両端に交流の電圧を印加するため、低圧放電灯の両
端が陰極に成りうる。よって、仮に一端のみに補助電極
２を配した低圧放電灯では、補助電極２のない側の主電
極１が冷陰極始動してしまい、イオン衝撃が増大するた
め点滅寿命が悪くなるのである。

【００１４】また、両端に各々少なくとも２本の電極を
備えた低圧放電灯では、電極部分の形状が複雑であるた
めに製造上の作業性が悪いという問題もある。

【００１５】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、一端のみに低熱容量の
補助電極を備えた低圧放電灯であっても、両端に補助電
極を備えたものと同様に良好な点滅寿命が得られる低圧
放電灯点灯装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、電子放射性物質を担持する１乃
至複数の主電極を両端に有し、電子放射性物質を担持す
ると共に始動時に通電加熱されて放電を開始する低熱容
量の１乃至複数の補助電極を一端側に有するとともに、
該補助電極が前記主電極に直列に接続されて成る低圧放
電灯と、始動時に少なくとも前記主電極並びに補助電極
に直流電圧を印加するように動作する始動回路と点灯中
に少なくとも前記主電極間に交流電圧を印加するように
動作する点灯回路を有する安定器とを備え、前記始動回
路は、点灯時の放電電流よりも大きな予熱電流を前記主
電極並びに補助電極に流すことを特徴とし、常に陰極温
度が高い状態で低圧放電灯を始動することが可能とな
り、充分な熱電子が放射された状態で始動するために、
始動時の陰極へのイオン衝撃を大幅に減少することがで
きる。その結果、低圧放電灯の両端に補助電極を有し交
流始動の電子安定器で点灯する従来の場合と同様に良好
な点滅寿命を得ることができる。さらに補助電極を低圧
放電灯の一端側のみに設ければ良いから、両端に補助電
極を有する従来の低圧放電灯に比較して、電極部の形状
が簡素化されて製造上の作業性を向上させることができ
る。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記始動回路が、前記低圧放電灯の主電極のみを有
する側の端部を正、前記主電極と補助電極を有する側の
端部を負として直流電圧を印加することを特徴とし、請
求項１の発明の作用に加えて、低圧放電灯の補助電極を
有する側が常に負極となって始動するため、補助電極を
有さない側の主電極がイオン衝撃を受けて低圧放電灯を
短寿命化することを防ぐことができる。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記始動回路が、商用電源を整流平滑する整
流平滑部と、整流平滑部の出力側に接続される高周波カ
ットフィルタとを具備して成ることを特徴とする。

【００１９】請求項４の発明は、請求項１又は２又は３
の発明において、前記点灯回路が、商用電源を整流する
整流平滑部と、整流平滑部から出力される直流電圧を交
流電圧に変換するインバータ部と、インバータ部の出力
側に接続される低周波カットフィルタとを具備して成る
ことを特徴とする。

【００２０】請求項５の発明は、請求項３の発明におい
て、前記高周波カットフィルタが少なくともインダクタ
を具備して成ることを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明は、請求項４の発明におい
て、前記低周波カットフィルタが少なくともコンデンサ
を具備して成ることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態を示す
回路ブロック図、図２は本実施形態における低圧放電灯
Ｌａの構造を示す一部破断した側面図である。

【００２３】図２に示すように、本実施形態の低圧放電
灯Ｌａは蛍光灯であって、直管形の発光管４の一端側に
主電極１ａのみが配設されるとともに他端側に主電極１
ｂと補助電極２が直列に接続されて配設されて構成され
る。

【００２４】主電極１ａ，１ｂは、コイル状のフィラメ
ントであって、電子放射物質が塗布されて活性化処理が
施されており、ステム３に埋設された一対の導入線３
ａ，３ｂに支持されている。また、補助電極２は、主電
極１よりも線径が細い線材で形成されることで熱容量が
小さくしてあって、電子放射物質が塗布されて活性化処
理が施されており、片方の主電極１ｂの一端に主電極１
ｂと直列に接続されている。なお、発光管４内には水銀
ガスやアルゴンガスなどの放電ガスが所定のガス圧で封
入されている。また、主電極１ａ，１ｂ並びに補助電極
２を支持する導入線３ａ，３ｂの端部が発光管４の両端
から突設された端子５に接続してある。

【００２５】上述のように構成された低圧放電灯Ｌａの
片側の主電極１ａの一端側と補助電極２の一端側とに始
動時に動作する回路（以下、「始動回路」と呼ぶ。）が
接続され、両主電極１ａ，１ｂの他端側に点灯時に動作
する回路（以下、「点灯回路」と呼ぶ。）が接続されて
本実施形態の低圧放電灯点灯装置が構成される。始動回
路は、商用電源ＡＣの交流電圧を整流平滑する整流平滑
部６と、整流平滑部６の高電位側（＋）に一端が接続さ
れ且つ他端側が補助電極２を有さない側の主電極１ａの
一端に接続された高周波カットフィルたるインダクタＬ
１と、両主電極１ａ，１ｂ間に接続されて予熱電流の経
路を確保するとともに高周波カットフィルタとして機能
するインダクタＬ２と、整流平滑部６の低電位側（―）
に一端が接続され且つ他端側が補助電極２の一端側に接
続された始動用スイッチ９とを具備している。

【００２６】一方、点灯回路は、商用電源ＡＣの交流電
圧を整流平滑する整流平滑部７と、整流平滑部７の直流
出力を交流に変換して低圧放電灯Ｌａに供給するインバ
ータ部８と、インバータ部８の高電位側に一端が接続さ
れるとともに他端が補助電極２を有さない側の主電極１
ａの一端に接続され、低周波カットフィルタとして機能
するコンデンサＣ１と、インバータ部８の低電位側とイ
ンダクタＬ２の一端との間に挿入されたメインスイッチ
１０とを具備している。

【００２７】このように構成された本実施形態の低圧放
電灯点灯装置では、以下のように動作する。まず、メイ
ンスイッチ１０を開き且つ始動用スイッチ９を閉じるこ
とで整流平滑部６から低圧放電灯Ｌａの両極間に直流電
圧が印加される。すなわち、整流平滑部６→インダクタ
Ｌ１→主電極１ａ→インダクタＬ２→主電極１ｂ→補助
電極２→始動用スイッチ９→整流平滑部６の経路で、少
なくとも点灯時の放電電流よりも大きな予熱電流が流れ
て電極が加熱され、熱電子を放出させて低圧放電灯Ｌａ
が始動する。その後、メインスイッチ１０を閉じてから
始動用スイッチ９を開き、インバータ部８から高周波電
圧を印加することで低圧放電灯Ｌａを高周波点灯する。

【００２８】而して、直列に接続された主電極１ｂと補
助電極２に予熱電流が流れると、熱容量が小さい補助電
極２の方が主電極１ｂよりも早く温度が上昇し、熱電子
を放出して始動するため、いわゆる熱陰極始動によって
始動時の陰極へのイオン衝撃を大幅に減少させることが
できる。しかも、常に補助電極２を有する側の電極が陰
極として始動するので、補助電極２を持たない側の主電
極１ａがイオン衝撃を受けて低圧放電灯Ｌａの寿命を短
くするようなこともない。

【００２９】上述のように本実施形態によれば、常に陰
極温度が高い状態で低圧放電灯Ｌａを始動することが可
能となり、充分な熱電子が放射された状態で始動するた
めに、始動時の陰極へのイオン衝撃を大幅に減少するこ
とができる。その結果、低圧放電灯Ｌａの両端に補助電
極２を有し交流始動の電子安定器で点灯する従来の場合
と同様に良好な点滅寿命を得ることができる。さらに、
補助電極２を低圧放電灯Ｌａの一端側のみに設ければ良
いから、両端に補助電極を有する従来の低圧放電灯に比
較して、電極部の形状が簡素化されて製造上の作業性を
向上させることができるという利点がある。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明は、電子放射性物質を担
持する１乃至複数の主電極を両端に有し、電子放射性物
質を担持すると共に始動時に通電加熱されて放電を開始
する低熱容量の１乃至複数の補助電極を一端側に有する
とともに、該補助電極が前記主電極に直列に接続されて
成る低圧放電灯と、始動時に少なくとも前記主電極並び
に補助電極に直流電圧を印加するように動作する始動回
路と点灯中に少なくとも前記主電極間に交流電圧を印加
するように動作する点灯回路を有する安定器とを備え、
前記始動回路は、点灯時の放電電流よりも大きな予熱電
流を前記主電極並びに補助電極に流すので、常に陰極温
度が高い状態で低圧放電灯を始動することが可能とな
り、充分な熱電子が放射された状態で始動するために、
始動時の陰極へのイオン衝撃を大幅に減少することがで
き、その結果、低圧放電灯の両端に補助電極を有し交流
始動の電子安定器で点灯する従来の場合と同様に良好な
点滅寿命を得ることができるという効果がある。さらに
補助電極を低圧放電灯の一端側のみに設ければ良いか
ら、両端に補助電極を有する従来の低圧放電灯に比較し
て、電極部の形状が簡素化されて製造上の作業性を向上
させることができるという効果がある。

【００３１】請求項２の発明は、前記始動回路が、前記
低圧放電灯の主電極のみを有する側の端部を正、前記主
電極と補助電極を有する側の端部を負として直流電圧を
印加するので、請求項１の発明の効果に加えて、低圧放
電灯の補助電極を有する側が常に負極となって始動する
ため、補助電極を有さない側の主電極がイオン衝撃を受
けて低圧放電灯を短寿命化することを防ぐことができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す回路ブロック図であ
る。

【図２】同上における低圧放電灯の一部破断した側面図
である。

【図３】従来の低圧放電灯用電極（第１の従来例）を示
す斜視図である。

【図４】同上の点灯回路図である。

【図５】同上の点灯回路による始動状態を説明する斜視
図である。

【図６】同上の別の点灯回路図である。

【図７】同上の点灯回路による始動状態を説明する斜視
図である。

【図８】従来の他の低圧放電灯（第２の従来例）の要部
を示す斜視図である。

【図９】従来の別の低圧放電灯（第３の従来例）の要部
を示す正面図である。

【図１０】従来のさらに別の低圧放電灯（第４の従来
例）の要部を示す正面図である。

【図１１】従来のさらにまた別の低圧放電灯（第５の従
来例）の要部を示す正面図である。

【符号の説明】

１主電極２補助電極６整流平滑部７整流平滑部８インバータ部９始動用スイッチ１０メインスイッチＬａ低圧放電灯ＡＣ商用電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放射性物質を担持する１乃至複数の
主電極を両端に有し、電子放射性物質を担持すると共に
始動時に通電加熱されて放電を開始する低熱容量の１乃
至複数の補助電極を一端側に有するとともに、該補助電
極が前記主電極に直列に接続されて成る低圧放電灯と、
始動時に少なくとも前記主電極並びに補助電極に直流電
圧を印加するように動作する始動回路と点灯中に少なく
とも前記主電極間に交流電圧を印加するように動作する
点灯回路を有する安定器とを備え、前記始動回路は、点
灯時の放電電流よりも大きな予熱電流を前記主電極並び
に補助電極に流すことを特徴とする低圧放電灯点灯装
置。
【請求項２】前記始動回路は、前記低圧放電灯の主電
極のみを有する側の端部を正、前記主電極と補助電極を
有する側の端部を負として直流電圧を印加することを特
徴とする請求項１記載の低圧放電灯点灯装置。
【請求項３】前記始動回路は、商用電源を整流平滑す
る整流平滑部と、整流平滑部の出力側に接続される高周
波カットフィルタとを具備して成ることを特徴とする請
求項１又は２記載の低圧放電灯点灯装置。
【請求項４】前記点灯回路は、商用電源を整流する整
流平滑部と、整流平滑部から出力される直流電圧を交流
電圧に変換するインバータ部と、インバータ部の出力側
に接続される低周波カットフィルタとを具備して成るこ
とを特徴とする請求項１又は２又は３記載の低圧放電灯
点灯装置。
【請求項５】前記高周波カットフィルタは少なくとも
インダクタを具備して成ることを特徴とする請求項３記
載の低圧放電灯点灯装置。
【請求項６】前記低周波カットフィルタは少なくとも
コンデンサを具備して成ることを特徴とする請求項４記
載の低圧放電灯点灯装置。