JPS62168391A

JPS62168391A - 照明装置

Info

Publication number: JPS62168391A
Application number: JP1050586A
Authority: JP
Inventors: 浩浜田; 船田　文明; 修井上
Original assignee: Sharp Corp; Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Sharp Corp; Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1986-01-20
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1987-07-24

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、単独で照明器具として用い得ると共に、情報
表示装置のバンクライト用光源として供し得る照明装置
に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサ
ー或いはポータプルテレビジョン等の情報表示装置には
、液晶表示素子（ＬＣＤ）等の受動型表示素子が用いら
れている。上記の情報表示装置では、デザイン上或いは
使い勝手からの要求により、表示面積、即ちパンクライ
トの発光面積に比べ、通常、厚さをあまり厚くできない
。従って、上記の表示装置には、発光面の輝度分布を均
一にするために平板型の光源の使用が望まれる。

従来、この種の照明装置の平板型光源には、エレクトロ
ルミネッセンスパネル（ＥＬ／’ネル）及び偏向蛍光灯
等がある。しかし、前者は照明用としては十分な輝度が
得られず、さらに発光色も限られており、白色光が得難
いという欠点を有している。後者は、発光面の縦横比が
約４：１程度の細長いものは市販されているが、前記情
報表示装置に必要とされる縦横比が３＝４程度のものは
市版されていない。また、実開昭６０−１２０４８２号
公報に示される平行平板電極を有する蛍光灯が先に提案
されているが、これは電極を加熱する手段を備えておら
ず、冷陰極蛍光放電管に分類されるべきものである。従
って、発光効率（全光束／消費電力）は狭義の蛍光灯、
即ち熱陰極管の発光効率の数分の−となり劣っている。

このため、消費電力を節約する必要のある携帯用機器等
への応用には不適当である。

一方、単に蛍光灯を平行平板型に作成しても、発光効率
の高いアーク放電を均一に行わせるのは、次の理由によ
り困難である。

第１に、アーク放電ではグロー放電に比べてプラズマの
電離度が高（、自己収束性があるので、放電が均一に広
がり難い。第２に、アーク放電では電極全体から一様に
放電するものではなく、電極の一部にアークスポットが
形成され、放電電流はこのアークスポットに集中して流
れることになる。アークスポットはプラズマの衝撃によ
って加熱され熱電子の放出に必要な温度を維持する。従
って、アークスポットを一つの電極上に複数個形成させ
たり電極全体に拡げる事は困難である。仮に複数のアー
クスポットが形成されたとしても、一旦電流のアンバラ
ンスが生じるとそのアンバランスは次々に増幅され、つ
いには一方のアークスポットに全放電を流が集中して流
れるようになる。

例えば、第３図（ａ）（ｂ）に示すように、１個のイン
バータ２０と２組の電極２１・・・による１つの点灯回
路を設け、並列的に放電させる場合には、同図（ａ）（
ｂ）いずれの結線でも、Ａ−Ｂ−Ｃ・Ｄの４つの放電経
路が考えられるが、前述の理由により、どれか１つの放
電経路のみに収束してしまうので、管２２全体を発光さ
せることはできない。また、同図（Ｃ）のように２個の
インバータ２０・２０から成る点灯回路を２組設ければ
、このような問題は生じないが、部品点数、容積及び重
量の増大と、これに伴うコストアンプを招来するという
欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の問題点を考慮して成されたもので
あって、複数の並列放電経路を有する放電管を単一のイ
ンバーターで均一に放電させることにより、放電管全体
を均一に発光させることができ、かつ部品点数を減少さ
せ、コストダウンを行うことができる照明装置の提供を
目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明の照明装置は、上記の目的を達成するために、封
体中に複数対の電極を有し、対を成す電極間に各々放電
経路が形成された放電管を、単一の交流電源にて点灯さ
せる照明装置において、上記各電極と交流電源との間に
それぞれ電流制限要素を直列に接続し、複数の放電経路
を有する放電管を単一の交流電源にて均一に放電させる
事ができるように構成したことを特徴とするものである
。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて説明す
れば、以下のとおりである。

本発明に係る照明装置は、第１図に示すように、高周波
電圧発生回路である自励式ブツシュ・プル型のインバー
ター１を有しており、このインバーター１には１次巻線
２ａ、２次巻線２ｂ及び３次巻線２ｃををするトランス
２が設けられている。

上記１次巻線２ａと２次巻線２ｂの巻線比は、後述する
２次巻線２ｂの開放電圧Ｖ０が蛍光灯８の放電開始電圧
Ｖｓ（通常は数百Ｖ）より大きくなるように設計されて
いる。１次巻線２ａの両端には各々トランジスター４・
５の各コレクタ及びコンデンサー３が接続されており、
トランジスター４・５のエミッタはアースされ、各ベー
スはそれぞれ上記３次巻線２ｃの一端と接続されている
。

上記トランジスター４のベースは抵抗６を介して１次巻
Ｍ１２ａのセユ／タータップと接続されており、その接
続点には他端に電源電圧Ｖｉが供給されたチョークコイ
ル７が接続されている。

一方、上記２次巻線２ｂ側には、複数対の各々対向する
電極９ａｌＯａ、９ｂ・１０ｂ、９ｃ・１０ｃ・・・を
存する蛍光灯８が設けられている。

この蛍光灯８における一方の側の電極、即ち電極９ａ・
９ｂ・９ｃ・・・は、各々コンデンサー１１ａ・ｌｌｂ
・ｌｌｃ・・・を介して上記２次巻線２ｂの一方端と接
続されており、他方の側の電極、即ち電極１０ａ・１０
ｂ・１０ｃ・・・は、コンデンサー１２ａ・１２ｂ・１
２ｃ・・・を介して２次巻線２ｂの他方端と接続されて
いる。上記コンデンサー１１ａ・ｌｌｂ・ｌｌｃ・・・
及びコンデンサー１２ａ・１２ｂ・１２ｃ・・・は電流
制限要素（バラスト）として機能するものである。バラ
ストとしては必ずしも、コンデンサーを用いる必要はな
く、適当なインピーダンスを有する素子であれば何でも
よいが、電力損失を小さくするという点からは最も適し
たものである。

上記コンデンサー１１ａ・ＩＩｂ・ＩＩＣ・・・、１２
ａ・１２ｂ・１２ｃ・・・の値Ｃは、次のようにして決
定される。但し、Ｃは例えばコンデンサー１１ａとコン
デンサー１２ａとの直列合成容量とする。必要とする１
放電経路当たりの放電電流をＩｔ　とし、その時の管電
圧、すなわち両電極９ａ・１０ａ間の電圧を■、とする
と１２等価抵抗Ｒｔは、ＶＬ／Ｉｔ　となる。２次巻線
２ｂの開放電圧をｖｏとすると、Ｖｏ”Ｉｔ　　’　　　Ｖｔ　　　Ｉｔ　　　”　　ｌ
／２７ＣｆＣ）２・・・・・・（１）となる。（１）式の平方根の項は蛍光灯８の等価抵抗Ｒ
５とコンデンサーＣとの合成インピーダンスを表す。こ
れから、Ｃの値は次のようにして求められる。

Ｃ＝Ｉｔ／（２７Ｅｆ−ｖ、　　　−ｖ１コ・・・・・
・・・・（２）ところで、上記インバーター１の発振周波数は、２０〜
１００ＫＨｚになるように設計するのが好ましい。その
理由としては、第１に、２０　Ｋ　Ｈｚ以下の可聴周波
数ではトランス２の鳴き現象が生じ易い。第２に、点灯
周波数が高くなる程、上記蛍光灯８の発光効率（＝全光
束／蛍光灯８の入力電力）は良くなるが、あまり周波数
が高過ぎるとインバーター１の電力変換効率（＝出力電
力１、／人力電力）が低下する。従って、総合効率、即
ち、蛍光灯８の発光効率×インバーター１の電力変換効
率は数十Ｋ　Ｈｚで最大となるためである。

上記の構成において、インバーターｌでは、トランス２
０１次＠線２ａとコンデンサー３とで並列共振回路が形
成されている。この共振回路の振動電圧はトランス２０
３次巻線２Ｃによりトランジスター４・５のベースに帰
還され、トランジスター４・５が交互に導通される。ま
た、上記並列共振回路には、チョークコイル７及びトラ
ンス２の１次巻線２ａにおけるセンタータップを経て電
源から電力が供給され、発振が維持される。これにより
、１次巻線２ａの両端には、その１次インダクタンスと
コンデンサー３とで決まる共振周波数の高周波電圧が発
生される。この高周波電圧の振幅は電源電圧Ｖｉの約２
倍となる。上記の高周波電圧は昇圧されて２次巻線２ｂ
側に取り出される。また、トランス２は磁気的に不飽和
状態で作動させるため、２次巻線２ｂから見た出力イン
ピーダンスは低く、定電圧的となっている。上記のよう
に、インバーター１に直流の電源電圧Ｖｆを供給すると
、２次巻線２ｂに電圧ｖ０が発生される。蛍光灯８のイ
ンピーダンスは放電を開始するまでは非常に高いので、
電極９ａ・１０ａ、９ｂ・１０ｂ、９ｃ・１０ｃ・・・
間には■。に近い高電圧が印加され、これにより放電が
開始される。放電が開始されると、蛍光灯８のインピー
ダンスは非常に小さくなり、管電圧ｖＬ　は数十Ｖに低
下する。このときｖｏは、はとんどコンデンサー１１ａ
・ｌｌｂ・ｌｌｃ・・・及ヒコンデンサー１．２　ａ・
１２ｂ１２ｃ・・・にかかり、これらの各コンデンサー
の値によって、放電電流■１がほぼ決定される。但し、
上記の各コンデンサーは、電力をほとんど消費しないの
で、効率を低下させることはない。

電極９ａｌＯａ、９ｂ・１０ｂ、９ｃｌＯＣ・・・間に
放電が開始された後には以下の動作により放電電流の不
均一化が防止される。例えば、電極９ａを流れる放電電
流が他の電極９ｂ・９ｃ・・・を流れる放電電流より大
きくなったとしても、コンデンサー１１ａによる電圧降
下が大きくなり、他の電極９ｂ・９ｃ・・・に比べて電
圧が低下するので、結局、電極９ａを流れる放電電流は
他の電極９ｂ・９ｃ・・・を流れる放電電流と同じ値に
落ち着く。

また、蛍光灯８の調光を行うには、インバーター１の入
力電圧、即ち電源電圧Ｖｉを変化させればよい。動作原
理から明らかなように、トランス２の２次巻線２ｂに現
れる電圧■。は、インバーター１の電源電圧Ｖｉに比例
する。前記（２）式より、放電電流ＩＬは次のようにな
る。

■、＝２πｆＣ、−Ｖ〒７・・・・・・（３）ここで、
Ｖｔは管電圧であるが、アーク放電状態では、■１は■
、を増加させると緩やかに減少し、負性抵抗を示す。■
、の値は、数十Ｖ程度である。一方、■。は放電開始電
圧Ｖｓよりも大きくなるように設計されており、数百７
以上の値をとる。従って、（３）式の平方根の項は、は
ぼｖｏに比例すると見なされる。以上の説明から、イン
バーター１の入力端子を変化させると、それに比例して
■。が変化し、■、もほぼ比例して変化するので調光が
可能となる。

ところで、上記蛍光灯８に適するものとしては、先に提
案されている自己加熱型蛍光灯としての小型低圧水銀放
電管がある。この放電管は、従来の蛍光灯が有する、例
えば、各フィラメント毎に独立した予熱回路が必要とな
り、部品点数、容積、重量及びコストの増大を招来する
こと、或いは、フィラメントに常時通電を必要とし、無
駄に電力を消費すること等の欠点を解消し、構造を簡素
化して製造を容易にし、そして、熱陰極の予熱をしなく
とも十分に優れた点燈性を発揮することができるように
構成したものである。上記小型低圧水銀管の特徴は、封
体内部に封入された封入ガスの圧力を２５〜５０Ｔｏ　
ｒ　ｒとし、かつ前記封体内に少なくとも一方が熱陰極
である一対の電極を対向して設け、これら電極の各々と
電気的に接続された電流供給用の電極端子が前記封体の
両端に各１個形成されている点にある。即ち、上記小型
低圧水銀管においては、アルゴン、ネオンおよびクリプ
トンより選択される少なくとも１種の希ガスから成る封
入ガスの圧力を２５〜５０Ｔｏｒｒの範囲に設定し、熱
陰極を予熱することな（良好な状態の点燈を可能とした
点に特色を有する。

本実施例では、上記小型低圧水銀管で開示された技術を
、複数の並列的放電経路を有する平板型蛍光灯に適用し
ている。

この平板型蛍光灯は、第２図に示すように、長さし、幅
Ｗ、厚さＤの偏平箱型の封体１３内に、圧力が２５〜５
０Ｔｏ　ｒ　ｒの範囲となるようにアルゴン或いはクリ
プトン等の希ガス並びに１〜１０■程度の水銀が封入さ
れている。また、封体１３の内壁面には蛍光膜が形成さ
れており、短辺の封止部に例えば３組の熱陰極１４ａ・
１５ａ’、１４ｂ・１５ｂ、１４ｃ・１５ｃがそれぞれ
対向するように配置されている。

上記熱陰極はタングステン、モリブデン等の高融点金属
のフィラメントより構成され、その一端が封体１３の封
止部より封体１３内に延びる、通常、ジュメット線、コ
バール線或いはニッケル線より成るリードに固定されて
いる。上記の各熱陰極は、シングル、ダブル或いはトリ
プルのコイル状もしくは直線状のフィラメントから成り
、このフィラメントの材質は特に制限されるものではな
く、通常用いられるアルカリ金属またはアルカリ土類金
属の酸化物若しくは炭酸塩その他を使用することができ
る。また、熱陰極１４ａ・１５ａ１１４ｂ・１５ｂ、１
４Ｃ・１５ｃは熱容量が小さいことが望ましく、例えば
電子エミッタが固着される部分の重量が０．３〜０．５
■程度であることが好ましい。このように、熱陰極１４
ａ・１５ａ、１４ｂ・１５ｂ、１４Ｃ・１５ｃを軽量化
することによって各熱陰極の昇温速度を大きくし、アー
ク放電を円滑に誘起させることが可能となる。

以下に、この実施例に係る平板型蛍光灯の設計例を示す
。

全長ニア７＋＋＋＋＋アーク長：５１ｆｌ封体外径ニア、７５龍封入ガス：アルゴン封入ガスの圧力Ｈ３ＱＴｏｒｒ封入水銀の重量：２■ 熱陰極：タングステン（ＭＧ＝２．６７）電子エミッタ
ー：トリプル・カーボネイトとジルコニアとの混合物ランプ電圧（電極端子間の電圧）：４５Ｖアーク放電開
始電圧：４００Ｖｒｍｓ以下発光効率：１８１１ｍ／Ｗ
以上ランプ電流：１５ｍＡｘｎ（ｎは熱陰極の組数で例えば３組）消費電力　：０．５４ＷＸｎ（ｎは熱陰極の組数で例えば３組）上記平板型蛍光灯を前述の自動式ブ・ノシュ・プル型の
インバーター１に第１図の如く接続し、インバーター１
に直流電圧を供給したところ、３組（計６個）の熱陰極
１４ａ−１５ａ、１４ｂ−１５ｂ、１４Ｃ・］、　５　
ｃに流れる放流電圧はほぼ等しく、全面がほぼ均一に発
光した。さらに、インバーター１の入力電圧を変化させ
る事により、放電電流を変化させ、発光輝度を２倍以上
の範囲にわたって円滑に調節することができた。

尚、以上の説明では、光源として熱陰極蛍光放電管であ
る蛍光灯を例にとって説明したが、これに限定されるも
のではなく、グロー放電を利用する冷陰極放電灯、アー
ク放電を利用する熱陰極放電灯、水銀ランプ或いはネオ
ンランプ等の放電による発光を直接利用する放電灯、及
び白色蛍光灯或いはカラー蛍光灯等の放電による発光を
蛍光体により別のスペクトルを有する光に変換して利用
する放電灯等、何れの放電灯にも適用することができる
。

〔発明の効果〕

本発明の照明装置は、以上のように、封体中に複数対の
電極を有し、対を成す電極間に各々放電経路が形成され
た放電管を、単一の交流電源にて点灯させる照明装置に
おいて、」−記名電極と交流ｉｔ源との間にそれぞれ電
流制限要素を直列に接続した構成である６それ故、複数
の並列的な放電経路を有する放電管を均一に発光させる
ぐ４とができる。さらに、上記放電管を単一のインバー
ターで点灯させる事ができ、簡単かつ低コストにて、発
光効率が良く、明るい平板光源を得ることができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図に示した平板型蛍光灯に適用し得る小型低圧水銀管の
概略図、第３図（ａ）と（ｂ）と（ｃ）は従来例を示す
回路図である。１はインバーター、２はトランス、３・１ｌａ１１ｂ１
１ｃ　・　１２ａ−１２ｂ１２ｃはコンデンサー、８は
蛍光灯、９ａ・９ｂ・９ｃ・１０ａ　・１０ｂ−１０ｃ
は電極である。

Claims

【特許請求の範囲】１、封体中に複数対の電極を有し、対を成す電極間に各
々放電経路が形成された放電管を、単一の交流電源にて
点灯させる照明装置において、上記各電極と交流電源と
の間にそれぞれ電流制限要素を直列に接続したことを特
徴とする照明装置。２、上記の放電管の電極は、熱陰極である特許請求の範
囲第１項記載の照明装置。３、上記の電流制限要素は、コンデンサーである特許請
求の範囲第１項記載の照明装置。４、上記の交流電源は、発振周波数が２０ＫＨｚ以上の
自励式プッシュ・プル・インバーターである特許請求の
範囲第１項記載の照明装置。