JPS6070697A

JPS6070697A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPS6070697A
Application number: JP17901383A
Authority: JP
Inventors: 和久高橋; 勝幸井手
Original assignee: Toshiba Electric Equipment Corp; Toshiba Denzai KK
Current assignee: Toshiba Electric Equipment Corp; Toshiba Denzai KK
Priority date: 1983-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1985-04-22

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】本発明は、放電幻を頻繁に点滅させる場合に用いて好適
な放電灯点灯装置に関する。

大形のカラー映像表示装置の絵素や複写機の光源として
放電灯を用いると、この放電幻は繰返し点滅されること
になる。また、放電灯を位相制御やパルス幅制御等によ
り点灯期間を制御して調光点灯するもので、調光を深く
すなわち休止期間を長くすると、前記休止期間中に放電
灯内のイオンが消滅してしまい、つぎの再点弧時には実
質的に再始動することになる。すなわち、この場合も頻
繁に点滅を繰返されることになる。

しかしながら、周知のように、放電灯の始動には高電圧
を印加する必要がある。このため、放電灯の始動時にお
いてｈ放電灯内の電子が前記高電圧によって加速されて
大きな運動エネルギを持ったものとなる。したがって、
この電子が電極に衝突する際、電極に大きな衝撃を力え
て破壊し、いわゆるスパッタリングを生じる。このスパ
ッタリングは点滅回数に応じて増え、それだけ放電灯の
寿命が損なわれるものである。

これに対して、従来、放電灯の管壁近傍に導体を設け、
この導体と放電灯の電極との間に、放電灯の電極間への
電圧印加と同時に電圧を印加することにより、放電灯の
始動電圧を低下させようとするものが知られている。し
かしながら、このものにおいても、結局は点滅を繰返し
、始動時には相当に高い電圧全必要とするものであるか
ら、上述の問題を解消することはできなかった。

また、従来、コンデンサをパラストとして用いプラズマ
が消滅しない程度の補助放電全力えるようにしたものが
提案された（特開昭５７−８０６９７号公＠）。このも
のは、再点弧電圧を下けることが可能で、放電灯の寿命
劣化の問題を改善できるかも知れない。しかし、このも
のは、放電灯の主電極間に電圧を印加して補助放電を行
なわせるものであるため、この補助放電にはがなり多く
の電流を流さなければならず、放電電流の休止期間にも
かかわらず、放電灯が発光してしまうものであった。本
発明者らの実験によれば、再点弧電圧を下げる程度に補
助放電を行なわせると、この補助放電期間に全点灯時の
数チル３ｏチもの光束全出力するものであった。このよ
うに、放電電流の休止期間にも相当の光出力を生じるも
のは、厳密な光出力制御を要求されたり、１％といった
ような深い調光を要求されたＶするものには不適である
。

たとえば、カラー映像表示装置の場合には所望の色全再
現できず、また複写機の場合には画質が低下したりする
ので、このようなものには適用できないものであった。

本発明は、上記従来装置の問題を解消するためになされ
たもので、放電灯を頻繁に点滅させるような場合の放電
灯の寿命劣化を極力防市でき、しかも、不所望表光出力
を抑えて厳密な光出力制御や深い調光の要求にも応じる
ことができ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。

本発明は、放電灯の管壁近傍に導体を設け、この導体と
放電灯の一方の電極との間に電圧を印加して上記放電灯
の封入ガスを上記放電灯の点灯用電圧の供給以前に予め
電離しておくことを第１の特徴とし、上記放電灯に点幻
用電圧全供給する主電源装置の出力電圧値を上記放電灯
の封入ガスが予め電離されていないときの始動電圧より
小さく設定したことを第２の特徴とするものである。

本発明は、放電灯の封入ガスを予め電離しておくことに
より、放電灯の始動電圧を低くでき、もって、放電灯電
柘のスパッタリング全軽減でき、放電灯の寿命劣化の問
題を改善できるものである。

また、導体および放雷、灯の１［極の間に電圧を印加す
るので、点灯休止期間における不所望な光出力をほとん
どなくすことができた。本発明者らの実験によれば休止
期間における光出力全全点灯時の１チ以下にすることが
できた。このように、休止期間における光出力を小さく
できた理由は、主として電圧印加の距離すなわち封入ガ
スの電離距離を短くすることができるからであると考え
られる。

さらに、本発明においては主電源装置の出力１１（圧値
全上記のように設定したから、導体および電極の間に電
圧を印加する補助電餘装置の異常等により、放電灯が予
め電離されなくなった場合、放電灯は始動されることが
ないから、放電灯の寿命を損なわれることがない、これ
に対して、主電源装置の出力電圧値を常に放電灯全点灯
し得るように十分な値に設定すると、放電灯が予め電離
されなくなった場合には、放電灯は高い始動電圧で始動
することになり、寿命ヶ著しく損なわれることになるの
である。

なお、本発明において導体が放電力］の管壁の近傍ｅこ
設けられるとは管壁から離れて放電灯の内外に設けられ
ること、管壁に接して放電灯の内外に設けられること、
管壁に塗付あるいは貼付けられること等のすべてを含む
ものである。また、導体と一方の電極とに電圧を印加す
るとともに翫前記導体と他方の導体との間に電圧を印加
してもよいものである。さらに、導体は放電灯の管長に
沿って全面的に設けてもよいし、一部たとえば中央部に
設けてもよいものである。さらに、導体の種類は透光性
、非透光性等どのようなものでもよい。

また、放電灯に点灯用の電圧全供給する主電源装置ｆ　
２０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚ高周波笥□圧を出力する高周波
発生装置たとえばトランジスタインバータを主として構
成することができる。この場合、主電源製義金小形軽量
にすることができる。

さらに、本発明において導体と放電灯の一方の電極との
間に電圧を印加する補助電源装置を、２０）Ｇ（ｚ〜５
０ＫＨｚの高周波電圧全出力する高周波発生装置たとえ
ばトランジスタインバータを主として構成することがで
きる。この場合、補助電源装置を小形軽剛にすることが
できるとともに、導体を放電灯外で′Ｒ壁に接して設け
た場合のように、導体および一方の電極の間が等何曲に
容量性インピーダンスとなるものに対して有効である。

そして、この補助電源装置は導体および放電灯の一方の
電極の間を電離し得る電圧全出力するものであることを
要するが、前述の理由から不所望な光出力を避けるため
、必要以上に電流を流さないように−ｆべきである。こ
れは、出力電圧の設定、限流インピーダンスの設定によ
り実現できる。さらに、補助電源装置の電圧印加期間は
、少なくとも上記主電源装置の電圧供給以前であること
を要するもので、常時印加するようにしてもよいし、放
電灯が前記主電源装置により点灯した足常点灯後は印加
を停止するようにしてもよいものである。前者は構成が
簡単になり、後者は省電力を図れるものである。

以下、第１図および第２図を参照して本発明の基本的構
成を説明する。（１）は放電灯であり、（２）はＭ記数
電灯（１）に点灯用の電圧全供給する主電源装置である
。この主電源装置（２）はたとえばトランジスタインバ
ータ等の高周波発生装置（８）（３）とバラストインピ
ーダンス（４）とを有してなり、２０ＫＨｚ−５０ＫＨ
ｚの高周波電圧を出力するものである。また、この主電
源装置（２）の無負荷出力電圧値（Ｖ２ｏ）は、第２図
のように前記放電灯（１）が予め電離されていないとき
の始動電圧（Ｖｓ）より低く設定されているものである
。（５）はスイッチ装置で、前記放電灯（１）への点灯
用電圧供給を制御して、前記放電灯（１）全点滅させる
ものである。本構成では前記放電灯（１）と直列に設け
られている。（６）は導体で、前記放電灯（１）の管壁
の近傍に設けられている。（７）は補助電源装置で、前
記導体（６）と前記放電灯（１）の一方の電極との間に
電圧全印加して、放電灯（１）内の個人ガスを点灯前に
予め電離させておくものである。この補助電源装置（７
）は、たとえばトランジスタインバータ等の高周波発生
装置（８）と限流用の抵抗（９）とからなり、導体（６
）および電極間に常時電圧を印加するようにしている。

、ｉｌｌは前記主電源装置（２）および補助電源装置（
７）に対して共通に設けられた直流電源である。この直
流電源Ｕ〔は、バッテリ、交流電圧を整流したもの、あ
るいは整流平滑（７たもの等である。

つぎに作用を述べる。直流１（！、薗（１００投入に、
しり、主電源装置（２）および補助電源装置（７）が作
動する。

補助電源装置（７）の出力電圧は導体（６）と放電灯（
１）の電極との間に印加され、放電灯（１）をｓ、　熱
する。この状態における放電灯ｔ１）の始動電圧（〜、
ｌ）は、第２図に示すように、予め電離されていないと
きの始動電圧（Ｖｓ、）に比し低くなる。ついで、スイ
ッチ装置（５）を投入すると、主電源装置（２）から点
灯用電圧全供給され、放電灯（１）は始動点灯する。こ
のとき、放電灯（１）は予め電離されているから、低い
電圧（■りで始動し、放電灯（１１内の電子はそれｔｌ
ど加速されることがなく、電極に与える衝撃が小さくな
って、いわゆる電極のスパッタリングを無くすか柔らげ
ることができる　スイッチ装置ｉ：　ｆ５）　’に開放
すると、放電灯（１）は消灯する。スイッチ装置（５）
の開放期間が所定期間継続すると、主電源装置（２）か
らの給電による放電灯（１）内のイオンは消滅する。し
かしながら、補助電源ｉ＋ｔｔ力はスイッチ装置（５）
の開閉にかかわりなく放電灯を電離し続けるから、つぎ
のスイッチ＠　＠１５）の開成時には上述のように、放
電灯（１）は低い電圧（Ｖａりで始動する。したがって
、スイッチ装置（５）を頻繁に開閉しても、放電灯（１
）が短寿命になることを極力防止できる。つぎに、補助
電源装置（力の故障、断線等により、導体（６）および
放電灯（１）の電極間に電圧が印加されなくなると、放
電灯（１）の封入ガスは予め電離されることがなくなっ
て、高い始動電圧（Ｖｓ）　を必要とするようになる。

しかしながら、主電源装置（２）は前記高い始動電圧（
ｖ８）より低い電圧しか出力し得ないものであるから、
放電灯（１）は始動点灯しない。したがって、放電灯（
１）を始動できないという不都合はあるが、上述した電
極のスパッタリングの問題をなくして放電灯の短寿命化
を防止できるものである。

本発明の具体的一実施例を第３図を参照して説明する。

第１図と同一または対応する部分には同じ符号を付しで
ある。本実施例において、複数のたとえばけい光ランプ
である放電灯（ｉｌ）、（ｉｔ）・・・が設けられ、こ
れら放電灯（ｉｓ）、（Ｉｔ）・・・は赤、宵、緑に対
応づけられ、たとえば第４図示のようにマトリクス状に
配置されて大形のカラー映像表示＠全構成するものであ
る。主電源装置（２）、（ｈ）・・・は前記各放電灯（
Ｌ＋）’、（ｈ）・・・に対応して設けられており、そ
れぞれ同一構成であるので、主電源装置（２１）につい
てのみ説明する。主電源装置（２θは、トランジスタイ
ンバータ（２０１）　ｋ主として構成されている。この
トランジスタインバータ（２０１）は基本的には周知で
あるが、本実施例においてはり一ケージ形の出カドラン
ス（２０２）ｔ［し、リーケージインダクタンス全放電
灯（ｉｌ）のバラスト用インピーダンスとして利用して
いる。また、前記出カドランス（２０２）にはベース電
流用の巻線（２０３）が設けられており、この巻線（２
０３）の出力を整流装置（２０４）にて整流し、抵抗（
２０５）　ｋ介して各トランジスタ（２０６）　、　（
２０７）に主たるベース電流を供給するようにしている
。スイッチ装置（５１）、（５ｔ）・・・も前記各放電
灯（ｌ　ｓ）　、　（１２）・・・に対応して設けられ
ており、それぞれ開閉のタイミングが異なることＶｉ６
るが、同一構成であるので、スイッチ装＠（ｓｔ）につ
いてのみ説明する。スイッチ装置（５１）は前記トラン
ジスタインバータ（２０１）のトランジスタ（２０６）
　、　（２０７）の主たるベース電流をしゃ断可能に設
けられたスイッチング素子（５０１）と、このスイッチ
ング素子（５０１）　ｋ映像信号に基づいて制御する制
御装置（５０２）とからなるものである。補助電源装置
（力は、前記各放電灯（ｌｒ）、（ｈ）・・・に刻しで
あるいはこれら放電灯（１１）、（１２）・・・のうち
の複数個に対して共通に設けられており、前記トランジ
スタインバータ（２０１）と同様な構成とすることがで
きる高周波発生装置（７０１）と、出カドランス（７０
２）と、限流用のインピーダンス（９１）、（’ｈ　）
・・・と、フィラメント加熱用トランス（７０３１）、
（７０：ｈ）・・・とを廟してなる。

つぎに作用を述べる。各放電灯（１，１）、（１２）・
・・の点滅タイミングは異なるが、その他の作用は同じ
であるので、放電灯（１＋）についてのみ述べる。まず
、人力電源０１の投入により各放電灯（１１）は導体（
６１）と一方の電４極との間に補助電源具ｆｔ￥　ｉ力
の出力電圧・全印加されて電離する。また同時にフィラ
メントも予熱される。このとき、主電源県１江（２１）
のトランジスタインバータ（２０１）は、トランジスタ
（２００）（２０７）にわずかなベース電流を供給され
て始動するが、前記ベース電流が少ないため出力電力も
小さく、放電幻（１１）、（１２）、・・・全点灯する
ことはできない。ついで、スイッチ装置ｆｔ（５ｔ）の
スイッチング素子（５，０１）が映像信号に基づいて開
放されると、トランジスタインバータ（２０１）はトラ
ンジスタ（２０６）、（２０７）に十分なベース電流を
供給されるようになり、放電灯（１１）’を点灯させる
。以後、放電灯（１１）は映像信号に基づいて点灯を制
御される。

この状態を第５図に示す。すなわち、第５図（ａ）は放
電灯（１１）の点灯タイミングを示し、（１）は映像信
号の周期であり、ハイレベル期間が点灯期間を示してい
る。また、第５図（ｂ）は導体（６１）と一方の電極と
の間への電圧印加タイミングを示し、ハイレベル期間が
印加期間を示している。また、他の放電灯（１２）・・
・も同様に点灯全制御され、第４図示表示盤に映像全表
示する。映−像信号たとえば我国のカラーブレビ信号は
５　Ｑ　Ｈｚであり、この場合、各放電灯（１＋）、（
ｌｔ）、・・・は６０Ｈｚで点灯全制御され、かつ深い
調光も要求されるが、各放電灯（１１）　、　（１ｇ）
・・・は常に電離された状態にあり、電極のスパッタリ
ング全熱くすか極めて少なくてることができ、放電灯（
１り、（ｈ）、・・・の長寿命化全図れる。また、補助
電源装＠（７）の故障等により放電灯（Ｉｌ）、（］＋
）。

・・・が予め電離されていないときには、放電灯（１１
）。

（１り　ｌ　・・・が始動することがない。

本発明の他の具体的実施例を第６図を参照して説明する
。第１図または第３図と同じ′！！たけ対応する部分に
は同じ符号を付しである。本実施例において、主電源装
置ｔｎは補助電源装置を兼ねるものである。すなわち、
本実施例における主電源装置（至）は基本的に第３図の
ものと同様なトランジ゛スタインバータｔ２Ｄｆ主とし
て構成され、このトランジスタインバータ（２１Ｊの出
カドランスＱ２１の出力側にスイッチ装置（３Ｉｔ設け
たものである。スイッチ装置（至）はダイオードブリッ
ジ（３■）と、トランジスタ（３２）と、制御装置（３
３）とから構成されている。そして、導体（６）ヲ限流
用のインピーダンス（９）ヲ介して前記スイッチ装置（
７）の出カドランス（２２側に接続している。本実施例
において、放電灯（１）は前記スイッチ装置（３＠によ
り点滅を制御されるが、導体（６）および放電灯（１）
の一方の電極の間には前記スイッチ装置・鴫の開閉にか
かわりなく、常に電圧全印加され、したがって、放電灯
（１）は電離され続ける、第７図は本発明のさらに他の
実施例を示すものである。第６図と同じ部分には同じ符
号を付し、ブロック化して示しである。本実施例は放電
灯（１）の点灯後は導体（６）および放電灯（１）の一
方の電極の１ｉｎへの電圧印加を停止するようにしたも
のである。

すなわち、放電灯（１）の点灯金たとえば電流変成器等
を用いて構成したランプ電流検知装置（４０）で検知し
、この検知装置（４０）の検知信号により、導体（６）
と直列に設けられた開閉装置（４１）　ｋ開閉制御する
ものでちる。この状態を第８図に示す。第８図は第５図
と同様に示しである。なお、開閉装置（４１）の開閉制
御にはわずかな時間連れを持たせてもよい。また、放電
灯（１）の点灯検知手段としてはランプ電圧、光Δｊ力
全全検知るものであってもよい。

第９図はさらに他の実施例を示すものである。

第１図または第３図と同じ部分には同じ符号を付しであ
る。本実施例は、２個の導体（６Ａ）　、　（６Ｂ）を
設け、前記各導体（６Ａ）　＋　（６Ｂ）と放電灯ｆｌ
）の各１￥１極との間に電圧全印加するようにしたもの
である。

すなわち、補助電源装置（５０）は、２個の出力部（５
０１）　（５０２）を有し、一方の出力部（５ｏｔ）の
出力を導体（６Ａ）と放電灯（１）の一方の電極との間
に印加し、他の出力部（５０２）の出力を導体（６Ｂ）
と他方の電極との間に印加している。本実施例の場合、
比較的低い電圧で放電灯ｆｌ）の大部分子ｈ！離させる
ことができる。

つぎに、実験結果を示す。実験条件として、放電灯は定
格ランプ電力３Ｗ、定格ランプ電流１５０ｍＡ　、定格
始動電圧３３０Ｖ　（波高値）で、管径１２謹、管長１
００１のけい光ランプをＵ字形に折曲したものであり、
主電源装置は波高値が２５０Ｖで周波数が３０ＫＨｚの
高周波交流電圧を出力するもので゛ある。また、導体は
リード＠を放電、灯の約１７’２周と接触するよう半円
弧状に折曲形成し、放電灯の内側折曲部と接するよう配
置した。また、フィラメント加熱を４ｖの直流電圧で行
なった。このような条件で、補助電源装置の出力ｋ　３
０ＫＨｚ、１５０　Ｖ（実効値）の高周波交流電圧ｔこ
したとき、放電灯は２００Ｖ　（波高値）で始動しｆｃ
、ｏすなわち、本発明によらない場合よりも１３０Ｖ低
下した。また前記のように主電源装置の出力電圧が２５
０Ｖ　（波高値）であるとき、補助電源装置による電圧
印加を停止すると、放電灯は始動しないことを確認した
。

なお、前記のように放電灯の始動電圧を２００Ｖに低下
させたときでも、放電灯の点灯休止期間における光束比
は０．６％程度であり、極めてわずがな光出力しか生じ
ないものであった。前記条件ケ変えても同様の結果が得
られることを本発明者らは確認した。

なお、本発明は上記各実施例のもののみに限定されるも
のではなく、各種の変形を可とし、上記各実施例のもの
を適宜組合わせることも可とするものである。たとえば
、主雷、源装置および補助電源装置の具体構成はどのよ
うなものでもよく、また、出力周波数も駆足されない。

さらに、本発明は、映像表示装置の他、調光照明等実質
的に点滅を頻繁に繰返すようなものに用いれば同様の効
果を奏し得るものである。

以上詳述したように本発明は、放電灯の管壁近傍に導体
を設け、この導体と放電灯の一方の電極との間に電圧全
印加して放電灯の封入ガスを放電灯への点灯用電圧供給
前に電離するようにしたから、イオンの衝撃によるいわ
ゆる電極のスパッタリングを無く丁か小さくでき、この
結果、放電灯を頻繁に点滅しても放電灯が短寿命になる
ことを極力防止できるものである。しかも、前記導体お
よび放電灯の一方の電極の間に重圧を印加するから、点
灯用電圧を供給していないときにおける放電灯の光出力
を極めて少なくでき、したがって、厳密でかつ深い調光
を要求される場合にも十分に応えることができるもので
ある。さらに、点灯用電圧を放電灯が予め電離されてい
ないときの始動電圧より低く設定したから、放電灯が予
め電離されない異常時には放電灯が高い電圧で始動する
ことがなく、この場合匹も電極のスパッタリングを防止
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第２図
は第１図の作用を示す図、第３図は本発明の具体的一実
施例を示す回路図、第４図は第３図示実施例の使用例を
示す図、第５図は第３図示実施例の作用を示す図、第６
図および第７図は他の具体的実施例を示す回路図および
ブロック図、第８図は第７図の作用を示す図、第９図は
さらに他の具体的実施例を示す回路図である。（１）、（１１）、（１２）、　−（ｌｎ）、−放電灯
（２）＋　（２Ｊ−、、（２ｔ）　ｖ・・・、（２０）
、・・・主電源装置（５）、（５１）−（５ｚ）、・・
・、（３０）、・・・スイッチ装置（６）＝　（６１）
　、（６ｔ）　ｔ・・・、（６Ａ）、（６Ｂ）・・・導
体（７）・・・補助電源装置特許出願人　東芝電材株式会社代理人　弁理士　小野１）芳　弘

Claims

【特許請求の範囲】＋１）　放電灯に点灯用電圧を供給する主電源装置と、上記放電灯への点灯用電圧供給全制御して上記放電灯を
点滅させるスイッチ装置と、上記放電灯の管壁の近傍に設けられた導体と、この導体
および上記放電灯の電極の間に電圧を印加して上記放電
灯の封入ガスを放電灯の点灯前に予め電離させる補助電
源装置と、を具備し、前記主電源装置は前記放電灯の封入ガスが予め電離され
ていないときにおける上記放電灯の始動電圧より低い電
圧を出力するように設定されていることを特徴とする放
電灯点灯装置。（２）前記主電源装置は２０ｔ（Ｈｚ　〜５０ＫＨｚの
高周波・電圧を出力するものであることを特徴とする特
許請求の範囲１１）記載の放電灯点灯装置。（３）前記補助電源装置は２０ＫＨｚ　〜５０ＫＨｚＯ
筒周波電圧を出力するものであることを特徴とする特許
請求の範囲（１）または（２）記載の放電灯点灯装置。（４）前記放電灯はけい光ランプであることを特徴とす
る特許請求の範囲（１）〜（３）のいずれが記載の放電
灯点灯装置。（５）前記スイッチ装置は所定周期毎に前記放電灯への
点灯用電圧供給期間を制御するものであることを特徴と
する特許請求の範囲（１）〜（４）のいずれか一記載の
放電灯点灯装置。