JPS58145097A - 直列接続ガス放電ランプの始動および動作回路 - 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】 （発明の背景） この発明は、直列接続されていて交流動作するガス放電
ランプの始動および動作回路に関する。　けい光ランプ
のようなカス放電ランプは、始動を容易にするだめには
じめに交流加熱電流によってカソードが加熱され、通常
の動作中はこの加熱電流が切断される。

この種のけい光ランプにおいて、各ランプのカソードか
らの電子放出によってガス放電が生じる。　電子はカソ
ードの全体から放出されるのではなく、各カソードの小
さな高温点（ホット・スポット）から放出される。　高
温点は、最初、ランプ動作電圧が印加される各カソード
の端にあり、ランプの寿命のある間、使用によって高温
点での放出材料が劣化するにつれて高温点け、動作電圧
が印加されるカソードの端から遠ざかる方向に徐々に移
動して行く。　各ランプの各カソードから交互に電子が
放出されて、ランプ中のガスをイオン化する。　このイ
オンはランプの他方のカソードに流れてとれに衝突し、
交流動作電圧の各半サイクルにおいて交互に高温点をラ
ンプのカソードに生じさせ、また、カソードの熱慣性に
よってこれら高温点はランプ電圧の極性が反転した次の
交流動作半サイクルにおいても熱い状態を維持している
ので、カソードからの熱放出を容易にしている。

米国特許第￥００９．’７１２号および米国特許第６０
１０，３３９号には直列接続けい光ランプ回路が開示さ
れている。　この回路は、直列接続したランプ間に動作
電圧を印加するとともに、カソードを電子放出温度にま
で加熱するだめにカソードに加熱電流を最初印加してい
る。　次いで、通常の動作中においてカソードの高温点
が確立された後この加熱電流は切断される。　高温点は
ランプの通常動作において適切な電子放出が与えられる
に充分な温度である。　カソードの加熱電流を切断する
ことによって数ワットの電気エネルギを節約することが
できる。　もしランプのカソードがランプ通常動作中に
加熱電流によって連続して加熱されていたならば、この
電気エネルギは消費されてしまう。　本発明の基本概念
は、この種のランプシステムにおいてランプの有効寿命
がランプのカソードの加速的な劣化によって減少すると
いう評価に基づいている。

（発明の概要） 本発明の目的は、複数個直列接続された、けい光ランプ
のようなガス放電ランプを始動し動作させるための改良
交流回路およびシステムを提供することである。　ガス
放電ランプのカソードはこれに印加される交流加熱電流
によってはじめに加熱され、ランプの通常動作中はこの
加熱電流は切断される。　主たる目的は、ランプのカソ
ードの有効寿命を延ばすことによってランプの有効寿命
を増やすことである。

好ましい実施例に従って簡略に述べると、本発明は、複
数個直列接続されたけい光ランプ等のガス放電ランプの
始動および動作回路より成る。

この回路において、ランプの始動を容易にするために、
はじめにランプのカソードに交流カソード加熱電流が印
加され、その後ランプの通常動作中はこの加熱電流は切
断される。　本発明では、カソード加熱電流が切断され
た時に、カソードの電子放出高温点を切断前と同じカソ
ードの位置にとどまらせるランプ動作回路を提供するこ
とによって、ランプの有効動作寿命を改善し増加させる
。

このため、センタータップ付き変圧器巻線を用い、直列
接続されたランプの接続部に於ける各カソードの一端に
センタータップを接続し、かつ、これらのカソードの他
端に巻線の両端を夫々接続する。

センタータップ付き巻線は、等測的にセンタータップ付
き巻線を形成するように夫々の一端を一緒に接続１−だ
２つの巻線の形にすることが出来る。

（従来技術、第７図および第一図の説明）第１図におい
て、一対の細長いけい光ランプ１１．１２が後述するよ
うに電気的に直列に接続されている。　ランプ１１はそ
の端部に各々一対のカソード１３．１４を有し、ランプ
１２はその端部に各々一対のカソード１６．１７を有し
ている。各カソードは、充分に熱せられた時に容易に電
子を放出する材料で被覆された普通のコイル状タングス
テン・ワイヤでよい。　ランプ１１．１２の接続部にお
けるカソード１４，１６は互いに電気的に並列接続され
、カソードの°゛ａａパ端いに接続され、また、カソー
ドの゛°ｂパ端は互いに接続されている。

始動および動作回路は交流電源１８を有していて、この
交流電源は、たとえば数百ポルトのような適切な値を有
したランプ動作電圧を供給する。

動作電圧は出力巻線１９に供給され、そして約２０　ｋ
Ｈｚ乃至／θＯｋＨｚのいわゆる高周波数であってよい
。　しかし本発明は特定の周波数範囲に制限されるもの
ではない。　巻線１９のａ”′端はランプのカソード１
３のａ″″端に接続され、巻線１９のＩ＋　（、Ｉ＋端
はランプのカソード１フ０゛ｂ′′端に接続されている
。　カソード加熱用変圧器２１の−次巻線２２は、出力
巻線１９の全体あるいはその一部たとえば点１：ｌ−Ｃ
間にスイッチ２３を介して接続されている。　スイッチ
２３は、前記米国特許に開示されているスイッチ等の任
意の適当なタイプのスイッチでよい。　カソード加熱用
変圧器は、ランプのカソード１３の両端間に接続された
一次巻線２６、ランプのカソード１４および１６の両端
間に接続されたλ次巻線２７、そしてランプのカソード
１７の両端間に接続された２次巻線２８を有している。

　これらλ次巻線の電圧は、カソードを電子放出温度に
加熱するのに適当な電圧にする。

第１図に示すように、スイッチ２３を閉じると、加熱電
圧および加熱電流がカソードに印加される。　カソード
加熱電圧、および巻線１９からのランプ動作電圧は、同
一周波数で交番している。

第１図において便宜上半サイクルでの電圧極性を示１−
、ランプ動作電圧の極性をカソード１３の“ａ′”端は
正、カソード１７の”ｂ″′端は負であり、かつ、すべ
てのカソードの°゛ａ”端は正極性、ＩＩ　ｌ〕ＩＩ端
は負極性として示されている。　他の半サイクルでの電
圧の極性はすべて反転する。　図示する動作半サイクル
において、巻線１９からの動作電圧がカソード１３にお
いて正極性でカソード１７において負極性であり、まだ
、個々のカソードの極性は図示するとうりであるので、
ランプ１１中をカソード１４の負極性のＩＴ　ｌ〕ＩＩ
端から電子が流れ、そして、ランプ１２中をカソード１
７の負極性の＝Ｉ　ｂ　ｌ′端から電子が流れる。　ラ
ンプ１１中のカソード１４の“ｂ’″端からの電子はラ
ンプのカスをイオン化し、このガスイオンはカソード１
４に流れてその１１　ｂＩ＋端（、＋、るいはその近傍
）に衝突して小さ々領域を加熱して゛高温点“をつくる
。　カソード１４からのこの電子の動きは矢印３１によ
って示されている。　同様に、ランプ１２において、カ
ソード１７のパ１〕”端からの電子はランプのガスをイ
オン化り１、このガスイオンはカソード１７に流れその
°′ｂ′′端に衝突１〜で小さな領域を加熱１〜て高温
点をつくる。　カソード１７からのこの電子ノ動キは矢
印３２によって示されている。　交流電圧の次の半サイ
クルにおいて、第７図に示された極性はすべて反転ｌ〜
、カソード１３および１６のＩ＋端の高温点から電子が
流れ、カスイオンがカソード１３，１６の°゛ａ″端に
流れることによってこれら電極上に高温点をつくる。　
カソードの熱慣性によって、カソードは交互の半サイク
ルの間それらから電子が容易に放出されるに充分なまで
に熱した状態に保持されている。　これらの高温点が確
立された後は、もはやカソード加熱電流は必要でなく、
この電流は切断できる。　矢印３１および３２によって
全体として示されたランプの電子流およびイオン流は、
周知のように、ランプのカス蒸気中にカス放電をつくり
、紫外線を放射し、ランプのバルブのけい光体被膜に可
視光を生じさせる。

第２図で示すように、カソード加熱電流を終了させるだ
めにカソード加熱制御スイッチ２３を切断すると、カソ
ード１４．１６のうちの一方の高温点がそのカソードの
他端に移動する。　たとえば矢印３２′の新しい位置に
示されているように、カソード１６の高温点は°゛１〕
′”端に移動する。　これは電流が最低インピータンス
路を探すことに起因している。　加熱されていなかった
り、あるいは、カソード加熱電流を切断したために加熱
が終ってしまったカソードの一部への高温点の移動は、
カソードの電子放出材料の電界吸引あるいは°°スパッ
タリング′による電子放出材料の劣化を招き、ランプの
有効寿命を短縮する。　このようが高温点移動は、カソ
ードとカソード加熱巻線２７の並行接続に原因する。　
高温点移動は、カソード１４あるいは１６で生じ、どち
らの高温点がより熱いかによって決壕り、熱い方の高温
点がその場にとど捷る傾向にある。

（好ましい実施例の説明） 本発明の好ましい実施例を第３図および第グ図に示す。

　これらの図は第１図および第２図と夫々概して同じで
あるが、直列接続ランプ１１゜１２の接続部におけるカ
ソード１４および１６間の相互接続とカソード加熱回路
とが異っており、カソード加熱電流が切断された時のカ
ソードの高温点移動を防止するようになっている。

第３図において、ランプ１１および１２の接続部のカソ
ード１４および１６は、カソード加熱用変圧器２１に設
けられたセンタータップ付き２次巻線３６によって加熱
される。　センタータップ３７け、カソード１４の゛ｂ
パ端とカソード１６のａ″端とに接続され、巻線３６の
両端はそれぞれカソード１４の１ａＩ＋端およびカソー
ド１６の１１　ｂ１１端に接続されている。　このよう
な相互接続およびカソード加熱回路は、カッ−ド１４の
ｕ　ｂ＋＋端とカソード１６の°ａ″端とを電気的に直
接接続している。　同一の加熱電圧極性を持つカソード
１４および１６の端が一緒に接続された第１図の場合と
は異々す、第３図においては、各カソードの一端が逆の
加熱電圧極性を持つ他方のカソードの端に接続されてい
る。　ランプ中の電子流３１゜３２は第１図と同じであ
る。

第９図に示すように、カソード加熱電流を除くためにカ
ソード加熱スイッチ２３を切断すると、ランプ中の電子
流３１．３２はそのまＸ変化せず、カソード１４の′ｂ
″端およびカソード１６の＋＋　ａＩ＋端に確立された
高温点はそのま＼の位置にとどまり、そして、第１図お
よび第２図の従来技術の回路の場合のように移動するこ
とはない。　このように、本発明は、カソード加熱電流
を切断した時にカソードの高温点移動が生じるのを防止
することによってランプ寿命を延ば１〜でいる。　高温
点移動は、前述したように、新しく移動した高温点が確
立される間、カソードから電子放出材料の電界吸引ある
いはスパッタリンクを生じさせる。本発明は、カソード
に加熱電流が供給された時に電子放出の高温点が形成さ
れる側の接続部のカソード端を互いに電気的に直接接続
する、新１〜いカッ互 一ド相Ｉ接続および加熱回路を与えることによって改善
をはかつている。　前述したように、電子流の矢印３１
および３２は、出力巻線１９がランプのカソード１３側
で正極性で、ランプのカソード１７側で負極性である時
の（電源１８からの）ランプ動作電圧の半サイクルの間
、カソード１３および１６のａ″端あるいはその近傍の
高温点からの電子流の方向を示している。　ランプ動作
電圧の残る半サイクルの間、極性は反転し、そして、矢
印３１および３２はその方向を反転し電子放出の高温点
はカソード１４および１７の°ｂ″端にある。　これら
の高温点の各々は、交流動作電力の周波数によって、ラ
ンプ動作中はソ定常な電子放出温度を維持している。

本発明の好ましい実施例およびその態様を図示し説明し
たが、当業者にとって明らかに他の横積の実施例および
態様が可能であり、それらは特許請求の範囲に規定した
発明の範囲に包含されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、動作電圧がランプ間に印加され、かつカソー
ド加熱電流がカソードに印加されているときの従来の直
列接続けい光ランプの回路図でアリ、一方のカソードの
高温点と他方のカソードの高温点との間に流れるランプ
中の電子流の代表的な方向を示している。 第２図は、第７図と同じであるが、ランプの通常動作の
だめにカソード加熱電流が切断されたときの回路図であ
り、高温点の位置が一方のカソード上において（望まし
くなく）変化していることを示している。 第３図は、動作電圧がランプ間に印加され、かつカソー
ド加熱電流がカソードに印加されているときの本発明の
好ましい実施例を示す回路図であり、一方のカソードの
高温点と他方のカソードの高温点との間に流れるランプ
中の電子流の代表的な方向を示している。 第９図は、第３図と同じであるが、通常動作のだめにカ
ソード加熱電流が切断されたときの回路図であり、カソ
ードの高温点の位置が第３図と同じに保たれていること
を示している。 １１．１２・・・けい光ランプ、１３．１４．１６゜１
７・・・カソード、１８・・・交流電源、１９・・・出
力巻線、２１・・・カソード加熱用変圧器、３６・・・
センタータップ付き２次巻線、３７・・・センタータッ
プ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）各ランプが一対のカソードを有し、各カソードが
   加熱電流を受ける一対の端子を有している複数個の直列
   接続されたカス放電ランプの始動および動作回路であっ
   て、前記直列接続されたランプ間に交流動作電圧を印加
   する第１手段と、これらランプのカソードに交流加熱電
   流を印加する第２手段とを備え、この第２手段が、セン
   タータップ付き変圧器巻線と、直列接続されたランプの
   接続部における各カソードの一端子に前記巻線のセンタ
   ータップを接続する手段と、前記接続部におけるカソー
   ドの残りの端子に前記センタータップ付き巻線の両端を
   夫々接続する手段とを有することを特徴とするガス放電
   ランプの始動および動作回路。 （２ｊ　　前記ランプの動作ガス放電が設定された後に
   カソードの前記加熱電流を切断する手段を含む特許請求
   の範囲第（１）項記載の回路。 （３）前記加熱電流が切断された後で、その後カソード
   の加熱電流を接続する手段を含む特許請求の範囲第（２
   ）項記載の回路。