JP2007157498A - 照明システム及び寿命診断方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】異なるフィラメント間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプの寿命を診断できる照明システムと、これを用いた蛍光ランプの寿命診断方法を提供する。
【解決手段】フィラメント(14)の抵抗値を算出する抵抗算出部(5)と、フィラメント(14)に流れた電流の時間積分値を算出する電流積算部(6)と、フィラメント(14)に供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部(7)と、フィラメント(14)の吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部(8)と、吸収熱エネルギー値に基づいて蛍光ランプ(10)の寿命を診断する診断部(9)とを含み、吸収熱エネルギー算出部(8)が、少なくとも2つの異なる電気エネルギー値から吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする照明システム(1)とする。
【選択図】図1
【解決手段】フィラメント(14)の抵抗値を算出する抵抗算出部(5)と、フィラメント(14)に流れた電流の時間積分値を算出する電流積算部(6)と、フィラメント(14)に供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部(7)と、フィラメント(14)の吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部(8)と、吸収熱エネルギー値に基づいて蛍光ランプ(10)の寿命を診断する診断部(9)とを含み、吸収熱エネルギー算出部(8)が、少なくとも2つの異なる電気エネルギー値から吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする照明システム(1)とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断装置を備えた照明システム、及びこれを用いた蛍光ランプの寿命診断方法に関する。
蛍光ランプの電極を構成するフィラメントには電子放射物質が塗布されている。電子放射物質は蛍光ランプの点灯中に徐々に消失し、全て消失すると蛍光ランプが不点灯となることから、電子放射物質の質量(以下、単に「電子放射物質量」という。)を測定することにより蛍光ランプの寿命を診断できる。フィラメントは蛍光ランプ内に位置しているため、電子放射物質量を実測するためには蛍光ランプを破壊する必要があり、蛍光ランプを破壊することなく電子放射物質量が検査できれば、蛍光ランプの寿命を診断する上で非常に有用である。
従来、蛍光ランプを破壊することなく電子放射物質量を検査する方法としては、フィラメントに一定電流を通電し、フィラメント間の電圧が所定の電圧値に到達する時間を測定して、電子放射物質量を推定する方法等が知られていた。
また、蛍光ランプに1mA以下のランプ電流を流した状態で、フィラメントに一定電流を通電し、ランプ電圧が急激に低下するまでのフィラメントの電圧変化の時間積分値から電子放射物質量を検査する方法等が、例えば特許文献1及び2等に開示されている。
特許文献1及び2では、フィラメントにおけるエネルギー収支を以下に示す式(1)で表しており、従来技術よりも定量的な検査方法として提案されている。
ここで、式(1)のIfはフィラメント電流、Vfはフィラメント電圧、tは時間、mfはフィラメントの質量、cfはフィラメントの比熱、meは電子放射物質量、ceは電子放射物質の比熱、Tはフィラメントの温度、Eは熱放射損や熱伝導等の損失エネルギーである。なお、左辺はフィラメントに供給される電気エネルギーであり、右辺の第1項はフィラメントの吸収熱エネルギーである。
特開平6−275199号公報
特開平7−29495号公報
しかしながら、特許文献1及び2に開示された方法では、上記式(1)の損失エネルギーEは考慮されず一定値とみなされていた。損失エネルギーEは、フィラメントの形状やリード線の形状等に依存するため、同一種類の蛍光ランプであっても異なる電極(例えばフィラメントの形状が異なる電極)では一定値とはならない。
そのため、従来技術や特許文献1及び2に開示された方法では、異なる電極における電子放射物質量の検査結果を定量的に比較することが困難であるという課題があり、同一電極における電子放射物質量の変化等の検査に使用が限定されていた。
さらに近年では、蛍光ランプの小型化や蛍光ランプの寿命の長期化に伴い、より小型で複雑な形状のフィラメントが使用される傾向にあり、異なるフィラメント間における形状の個体差により生じる損失エネルギーEの個体差はますます増大しているため、従来技術や特許文献1及び2に開示された方法では、蛍光ランプの寿命を正確に診断するのは困難となっていた。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、異なるフィラメント間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプの寿命を診断できる照明システムと、これを用いた蛍光ランプの寿命診断方法を提供する。
本発明の第1の照明システムは、電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプと、前記蛍光ランプに所定の電圧を印加することによって前記蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断装置とを有する照明システムであって、
前記寿命診断装置は、前記フィラメントに流れる電流を計測する電流計と、前記電流計により計測された電流値と前記所定の電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記所定の電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する電流積算部と、前記電流積算部により算出された電流の時間積分値と前記所定の電圧の値とから前記フィラメントに供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部と、前記電気エネルギー算出部により算出された電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部と、前記吸収熱エネルギー算出部により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する診断部とを含み、
前記吸収熱エネルギー算出部は、少なくとも2つの異なる前記電気エネルギー値から前記吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする。
前記寿命診断装置は、前記フィラメントに流れる電流を計測する電流計と、前記電流計により計測された電流値と前記所定の電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記所定の電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する電流積算部と、前記電流積算部により算出された電流の時間積分値と前記所定の電圧の値とから前記フィラメントに供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部と、前記電気エネルギー算出部により算出された電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部と、前記吸収熱エネルギー算出部により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する診断部とを含み、
前記吸収熱エネルギー算出部は、少なくとも2つの異なる前記電気エネルギー値から前記吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする。
本発明の第2の照明システムは、電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプと、前記蛍光ランプに所定の電流を流すことによって前記蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断装置とを有する照明システムであって、
前記寿命診断装置は、前記フィラメントに印加される電圧を計測する電圧計と、前記電圧計により計測された電圧値と前記所定の電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記所定の電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する電圧積算部と、前記電圧積算部により算出された電圧の時間積分値と前記所定の電流の値とから前記フィラメントに供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部と、前記電気エネルギー算出部により算出された電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部と、前記吸収熱エネルギー算出部により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する診断部とを含み、
前記吸収熱エネルギー算出部は、少なくとも2つの異なる前記電気エネルギー値から前記吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする。
前記寿命診断装置は、前記フィラメントに印加される電圧を計測する電圧計と、前記電圧計により計測された電圧値と前記所定の電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記所定の電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する電圧積算部と、前記電圧積算部により算出された電圧の時間積分値と前記所定の電流の値とから前記フィラメントに供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部と、前記電気エネルギー算出部により算出された電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部と、前記吸収熱エネルギー算出部により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する診断部とを含み、
前記吸収熱エネルギー算出部は、少なくとも2つの異なる前記電気エネルギー値から前記吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする。
本発明の第1の寿命診断方法は、電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断方法であって、
(a)前記フィラメントに第1電圧を印加して前記フィラメントに流れる電流を計測する工程と、
(b)前記(a)工程により計測された電流値と前記第1電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(c)前記第1電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する工程と、
(d)前記(c)工程により算出された電流の時間積分値と前記第1電圧の値とから前記フィラメントに供給した第1電気エネルギー値を算出する工程と、
(e)前記フィラメントに第2電圧を印加して前記フィラメントに流れる電流を計測する工程と、
(f)前記(e)工程により計測された電流値と前記第2電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(g)前記第2電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記(c)工程における前記所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する工程と、
(h)前記(g)工程により算出された電流の時間積分値と前記第2電圧の値とから前記フィラメントに供給した第2電気エネルギー値を算出する工程と、
(i)前記(d)及び(h)工程により算出された前記第1及び第2電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する工程と、
(j)前記(i)工程により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する工程とを含むことを特徴とする。
(a)前記フィラメントに第1電圧を印加して前記フィラメントに流れる電流を計測する工程と、
(b)前記(a)工程により計測された電流値と前記第1電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(c)前記第1電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する工程と、
(d)前記(c)工程により算出された電流の時間積分値と前記第1電圧の値とから前記フィラメントに供給した第1電気エネルギー値を算出する工程と、
(e)前記フィラメントに第2電圧を印加して前記フィラメントに流れる電流を計測する工程と、
(f)前記(e)工程により計測された電流値と前記第2電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(g)前記第2電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記(c)工程における前記所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する工程と、
(h)前記(g)工程により算出された電流の時間積分値と前記第2電圧の値とから前記フィラメントに供給した第2電気エネルギー値を算出する工程と、
(i)前記(d)及び(h)工程により算出された前記第1及び第2電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する工程と、
(j)前記(i)工程により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の第2の寿命診断方法は、電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断方法であって、
(I)前記フィラメントに第1電流を流して前記フィラメントに印加される電圧を計測する工程と、
(II)前記(I)工程により計測された電圧値と前記第1電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(III)前記第1電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する工程と、
(IV)前記(III)工程により算出された電圧の時間積分値と前記第1電流の値とから前記フィラメントに供給した第1電気エネルギー値を算出する工程と、
(V)前記フィラメントに第2電流を流して前記フィラメントに印加される電圧を計測する工程と、
(VI)前記(V)工程により計測された電圧値と前記第2電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(VII)前記第2電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記(III)工程における前記所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する工程と、
(VIII)前記(VII)工程により算出された電圧の時間積分値と前記第2電流の値とから前記フィラメントに供給した第2電気エネルギー値を算出する工程と、
(IX)前記(IV)及び(VIII)工程により算出された前記第1及び第2電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する工程と、
(X)前記(IX)工程により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する工程とを含むことを特徴とする。
(I)前記フィラメントに第1電流を流して前記フィラメントに印加される電圧を計測する工程と、
(II)前記(I)工程により計測された電圧値と前記第1電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(III)前記第1電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する工程と、
(IV)前記(III)工程により算出された電圧の時間積分値と前記第1電流の値とから前記フィラメントに供給した第1電気エネルギー値を算出する工程と、
(V)前記フィラメントに第2電流を流して前記フィラメントに印加される電圧を計測する工程と、
(VI)前記(V)工程により計測された電圧値と前記第2電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(VII)前記第2電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記(III)工程における前記所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する工程と、
(VIII)前記(VII)工程により算出された電圧の時間積分値と前記第2電流の値とから前記フィラメントに供給した第2電気エネルギー値を算出する工程と、
(IX)前記(IV)及び(VIII)工程により算出された前記第1及び第2電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する工程と、
(X)前記(IX)工程により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の照明システム及び寿命診断方法によれば、異なるフィラメント間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプの寿命を診断することができる。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る照明システムの構成図である。図1に示すように、照明システム1は、蛍光ランプ10と、蛍光ランプ10の寿命を診断する寿命診断装置11とを有する。蛍光ランプ10は、一対の電極12,12を含む。そして、一対の電極12,12は、それぞれ一対のリード線13,13と、この一対のリード線13,13間に架設されたフィラメント14と、フィラメント14の表面に塗布された電子放射物質15とを含む。フィラメント14の材料としては、例えばタングステン等が使用できる。電子放射物質15としては、例えば酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム等を主成分として含むものが使用できる。また、寿命診断装置11は、一方の電極12に接続されている。なお、本実施形態においては、寿命診断装置11が一方の電極12に接続された構成としたが、本発明はこれに限定されず、双方の電極12,12に、個別に寿命診断装置11,11が接続されていてもよいし、双方の電極12,12が同じ寿命診断装置11に接続されていてもよい。
図1は、本発明の第1実施形態に係る照明システムの構成図である。図1に示すように、照明システム1は、蛍光ランプ10と、蛍光ランプ10の寿命を診断する寿命診断装置11とを有する。蛍光ランプ10は、一対の電極12,12を含む。そして、一対の電極12,12は、それぞれ一対のリード線13,13と、この一対のリード線13,13間に架設されたフィラメント14と、フィラメント14の表面に塗布された電子放射物質15とを含む。フィラメント14の材料としては、例えばタングステン等が使用できる。電子放射物質15としては、例えば酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化カルシウム等を主成分として含むものが使用できる。また、寿命診断装置11は、一方の電極12に接続されている。なお、本実施形態においては、寿命診断装置11が一方の電極12に接続された構成としたが、本発明はこれに限定されず、双方の電極12,12に、個別に寿命診断装置11,11が接続されていてもよいし、双方の電極12,12が同じ寿命診断装置11に接続されていてもよい。
寿命診断装置11は、フィラメント14に所定の電圧を印加する電源16と、フィラメント14に流れる電流を計測する電流計17と、演算処理装置18とを含む。電源16は、フィラメント14に所定の電圧(一定の電圧)を印加することができる限り特に限定されず、市販の直流電源や交流電源が使用できる。電流計17についても特に限定されず、市販の電流計が使用できる。演算処理装置18としては、例えばコンピュータのCPU(Central Processing Unit)等が使用できる。
演算処理装置18は、電流計17により計測された電流値と上記所定の電圧の値とからフィラメント14の抵抗値を算出する抵抗算出部5と、上記所定の電圧を印加した時点からフィラメント14の抵抗変化量が所定の値となるまでにフィラメント14に流れた電流の時間積分値を算出する電流積算部6と、電流積算部6により算出された電流の時間積分値と上記所定の電圧の値とからフィラメント14に供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部7と、電気エネルギー算出部7により算出された電気エネルギー値からフィラメント14の吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部8と、吸収熱エネルギー算出部8により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて蛍光ランプ10の寿命を診断する診断部9とを含む。
そして、吸収熱エネルギー算出部8は、少なくとも2つの異なる電気エネルギー値から吸収熱エネルギー値を算出する。これにより、後述するように、異なるフィラメント14間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプ10の寿命を診断することができる。
次に、上述の照明システム1を用いた蛍光ランプ10の寿命診断方法について、主に図2を参照しながら説明する。図2は、上記寿命診断方法のフローチャートである。
図2に示すように、まず、電源16によりフィラメント14に第1電圧を印加して、電流計17によりフィラメント14に流れる電流を計測する(ステップS1)。そして、抵抗算出部5によりステップS1で計測された電流値と第1電圧の値V1とからフィラメント14の抵抗値を算出する(ステップS2)。このときフィラメント14の抵抗は、例えば図3の破線の曲線で示すように経時変化する。なお、図3の実線の曲線は、フィラメント14に流れる電流の経時変化を示す。
次に、電流積算部6により第1電圧を印加した時点からフィラメント14の抵抗変化量が所定の値となるまでにフィラメント14に流れた電流の時間積分値を算出する(ステップS3)。上記抵抗変化量の所定の値は、例えば図3では、t1秒経過後のフィラメント14の抵抗値Rt1から初期抵抗値R0を差し引いた値(Rt1-R0)である。ここで、(Rt1-R0)の値は、1〜120Ωの範囲であることが好ましい。1Ω未満では、誤差が生じ易くなるため蛍光ランプ10の寿命を正確に診断できなくなるおそれがある。一方、120Ωを超える範囲では、抵抗変化量がその値となるまでに時間が掛かり過ぎるため(例えば10秒を超える時間)、後述するように吸収熱エネルギー値を正確に算出できなくなるおそれがある。ここで、フィラメント14が1000℃以上の高温になり、変形等のダメージを受けることを防ぐためには、Rt1はR0の6倍以下であることが好ましい。なお、フィラメント14の抵抗変化量が所定の値(Rt1-R0)となるまでの経過時間t1の好適な範囲については後述する。
そして、電気エネルギー算出部7によりステップS3で算出された電流の時間積分値と第1電圧の値V1とからフィラメント14に供給した第1電気エネルギー値U1を、下式(2)により算出する(ステップS4)。なお、下式(2)の右辺は、第1電圧の値V1と上記電流の時間積分値との積を表す。
続いて、電源16によりフィラメント14に上記第1電圧とは異なる第2電圧を印加して、電流計17によりフィラメント14に流れる電流を計測する(ステップS5)。そして、抵抗算出部5によりステップS5で計測された電流値と第2電圧の値V2とからフィラメント14の抵抗値を算出する(ステップS6)。このときフィラメント14の抵抗は、例えば図4の破線の曲線で示すように経時変化する。なお、図4の実線の曲線は、フィラメント14に流れる電流の経時変化を示す。
次に、電流積算部6により第2電圧を印加した時点からフィラメント14の抵抗変化量がステップS3の所定の値となるまでにフィラメント14に流れた電流の時間積分値を算出する(ステップS7)。上記抵抗変化量の所定の値は、例えば図4では、t2秒経過後のフィラメント14の抵抗値Rt2から初期抵抗値R0を差し引いた値(Rt2-R0)である。この(Rt2-R0)は、上述した(Rt1-R0)と同じ値である。フィラメント14の抵抗変化量が所定の値(Rt2-R0)となるまでの経過時間t2の好適な範囲については後述する。
そして、電気エネルギー算出部7によりステップS7で算出された電流の時間積分値と第2電圧の値V2とからフィラメント14に供給した第2電気エネルギー値U2を、下式(3)により算出する(ステップS8)。なお、下式(3)の右辺は、第2電圧の値V2と上記電流の時間積分値との積を表す。
ここで、上述した経過時間t1及びt2の好適な範囲について説明する。図5は、丸管型30W蛍光ランプ(型番:FCL30)、及び直管型20W蛍光ランプ(型番:FL20SS)のそれぞれのフィラメントに複数の異なる電圧を印加したときに、それぞれのフィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでの時間と、前記所定の値となるまでにそれぞれのフィラメントに供給した電気エネルギーとの関係を示すグラフである。FCL30及びFL20SSのいずれの場合も、10秒までは電気エネルギーが時間の一次関数となっている。ここで、抵抗変化量が一定であることからフィラメントの吸収熱エネルギーQも一定であるため、電気エネルギーUは、傾きをaとし、切片をQとする時間tの一次関数として下式(4)のように表すことができる。
一方、上述した第1及び第2電気エネルギー値U1及びU2は、それぞれの損失エネルギー値をE1及びE2とすると、それぞれ下式(5)及び(6)のように表すことができる。
ここで、例えば上述した経過時間t1が1秒で、経過時間t2が5秒となるように、第1電圧の値V1及び第2電圧の値V2を設定した場合、式(4)〜(6)より、第1及び第2電気エネルギー値U1及びU2は、それぞれ下式(7)及び(8)のように表すことができる。
よって、この条件の場合は、式(2)、(3)、(7)及び(8)から傾きaを消去して下式(9)に示す式が導き出せるため、吸収熱エネルギー算出部8によって、この下式(9)を用いてフィラメント14の吸収熱エネルギー値Qを算出する(ステップS9)。
このように、経過時間t1及びt2が10秒以下の場合は、吸収熱エネルギー値Qを容易に算出することができる。なお、経過時間t1及びt2は、0.1秒以上であることが好ましい。0.1秒未満の場合は、誤差が生じ易くなるため蛍光ランプ10の寿命を正確に診断できなくなるおそれがある。
また、吸収熱エネルギー値Qは、下式(10)のように表すこともできる。ここで、下式(10)のTはフィラメント14の温度(T0は初期温度、Ttはt秒経過後の温度)、mfはフィラメントの質量、cfはフィラメントの比熱、meは電子放射物質量、ceは電子放射物質の比熱である。
また、例えばフィラメント14がタングステンフィラメントの場合は、フィラメント14の初期温度T0とt秒経過後の温度Ttとの比は、フィラメント14の初期抵抗値R0とt秒経過後の抵抗値Rtとの比に対し、下式(11)のような関係を有する。
よって、この場合は、診断部9により吸収熱エネルギー値Qと式(10)及び(11)とにより電子放射物質量meを算出して、蛍光ランプ10の寿命を診断する(ステップS10)。例えば、電子放射物質量meが所定の閾値以下となったときに、蛍光ランプ10のランプ切れが近いと判断し、警告音を鳴らしたり、警告ランプを点灯させたりする。あるいは、電極12,12への電流の供給を遮断してもよい。このように、上記寿命診断方法によれば、異なるフィラメント14間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプ10の寿命を診断することができる。なお、診断部9は、電子放射物質量meを算出せずに、吸収熱エネルギー値Qのみから蛍光ランプ10の寿命を診断してもよい。例えば、電子放射物質量meが限界となるときの吸収熱エネルギー値Q(限界値)を予め算出しておき、その限界値と測定した吸収熱エネルギー値Qとを比較することにより、蛍光ランプ10の寿命を診断してもよい。また、上述した寿命の診断は、例えば照明のスイッチを入れた直後に行えばよい。これにより、例えば使用中にランプ切れが起こる不具合を防止できる。
なお、上記方法において更に第1電圧及び第2電圧とは異なる電圧をフィラメント14に印加して、ステップS5〜S8と同様のステップを行うと、ステップS9と同様のステップを複数回行うことができ、吸収熱エネルギー値Qの精度を高めることができる。
(第2実施形態)
図6は、本発明の第2実施形態に係る照明システムの構成図である。図6に示すように、第2実施形態に係る照明システム2は、第1実施形態に係る照明システム1に対し、電流計17及び電流積算部6の代わりにそれぞれ電圧計27及び電圧積算部26が用いられていることのみが異なる。また、照明システム2においても照明システム1と同様に、吸収熱エネルギー算出部8が、少なくとも2つの異なる電気エネルギー値から吸収熱エネルギー値を算出する。これにより、照明システム2も照明システム1と同様に、異なるフィラメント14間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプ10の寿命を診断することができる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る照明システムの構成図である。図6に示すように、第2実施形態に係る照明システム2は、第1実施形態に係る照明システム1に対し、電流計17及び電流積算部6の代わりにそれぞれ電圧計27及び電圧積算部26が用いられていることのみが異なる。また、照明システム2においても照明システム1と同様に、吸収熱エネルギー算出部8が、少なくとも2つの異なる電気エネルギー値から吸収熱エネルギー値を算出する。これにより、照明システム2も照明システム1と同様に、異なるフィラメント14間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプ10の寿命を診断することができる。
次に、上述の照明システム2を用いた蛍光ランプ10の寿命診断方法について、主に図7を参照しながら説明する。図7は、上記寿命診断方法のフローチャートである。
図7に示すように、まず、電源16によりフィラメント14に第1電流を流して、電圧計27によりフィラメント14に印加される電圧を計測する(ステップS11)。そして、抵抗算出部5によりステップS11で計測された電圧値と第1電流の値I1とからフィラメント14の抵抗値を算出する(ステップS12)。このときフィラメント14の抵抗は、例えば図8の破線の曲線で示すように経時変化する。なお、図8の実線の曲線は、フィラメント14に印加される電圧の経時変化を示す。
次に、電圧積算部26により第1電流を印加した時点からフィラメント14の抵抗変化量が所定の値となるまでにフィラメント14に印加された電圧の時間積分値を算出する(ステップS13)。上記抵抗変化量の所定の値は、例えば図8では、t1秒経過後のフィラメント14の抵抗値Rt1から初期抵抗値R0を差し引いた値(Rt1-R0)である。ここで、(Rt1-R0)の値は1〜120Ωの範囲であることが好ましい。1Ω未満では、誤差が生じ易くなるため蛍光ランプ10の寿命を正確に診断できなくなるおそれがある。一方、120Ωを超える範囲では、抵抗変化量がその値となるまでに時間が掛かり過ぎるため、吸収熱エネルギー値を正確に算出できなくなるおそれがある。ここで、フィラメント14が1000℃以上の高温になり、変形等のダメージを受けることを防ぐためには、Rt1はR0の6倍以下であることが好ましい。
そして、電気エネルギー算出部7によりステップS13で算出された電圧の時間積分値と第1電流の値I1とからフィラメント14に供給した第1電気エネルギー値U1を、下式(12)により算出する(ステップS14)。なお、下式(12)の右辺は、第1電流の値I1と上記電圧の時間積分値との積を表す。
続いて、電源16によりフィラメント14に上記第1電流とは異なる第2電流を流して、電圧計27によりフィラメント14に印加される電圧を計測する(ステップS15)。そして、抵抗算出部5によりステップS15で計測された電圧値と第2電流の値I2とからフィラメント14の抵抗値を算出する(ステップS16)。このときフィラメント14の抵抗は、例えば図9の破線の曲線で示すように経時変化する。なお、図9の実線の曲線は、フィラメント14に印加される電圧の経時変化を示す。
次に、電圧積算部26により第2電流を流した時点からフィラメント14の抵抗変化量がステップS13の所定の値となるまでにフィラメント14に印加された電圧の時間積分値を算出する(ステップS17)。上記抵抗変化量の所定の値は、例えば図9では、t2秒経過後のフィラメント14の抵抗値Rt2から初期抵抗値R0を差し引いた値(Rt2-R0)である。この(Rt2-R0)は、上述した(Rt1-R0)と同じ値である。
そして、電気エネルギー算出部7によりステップS17で算出された電圧の時間積分値と第2電流の値I2とからフィラメント14に供給した第2電気エネルギー値U2を、下式(13)により算出する(ステップS18)。なお、下式(13)の右辺は、第2電流の値I2と上記電圧の時間積分値との積を表す。
続いて、上述した照明システム1の場合と同様に、吸収熱エネルギー算出部8によって、第1及び第2電気エネルギー値U1及びU2から吸収熱エネルギー値Qを算出する(ステップS19)。
そして、上述した照明システム1の場合と同様に、診断部9により吸収熱エネルギー値Qに基づいて、蛍光ランプ10の寿命を診断する(ステップS20)。このように、上記寿命診断方法によれば、異なるフィラメント14間に生じる損失エネルギーの個体差に影響せず、定量的で正確に蛍光ランプ10の寿命を診断することができる。
本発明は、定量的で正確に蛍光ランプの寿命を診断することができる寿命診断装置を備えた照明システムとして有用である。
1,2 照明システム
5 抵抗算出部
6 電流積算部
7 電気エネルギー算出部
8 吸収熱エネルギー算出部
9 診断部
10 蛍光ランプ
11 寿命診断装置
12 電極
13 リード線
14 フィラメント
15 電子放射物質
16 電源
17 電流計
18 演算処理装置
26 電圧積算部
27 電圧計
5 抵抗算出部
6 電流積算部
7 電気エネルギー算出部
8 吸収熱エネルギー算出部
9 診断部
10 蛍光ランプ
11 寿命診断装置
12 電極
13 リード線
14 フィラメント
15 電子放射物質
16 電源
17 電流計
18 演算処理装置
26 電圧積算部
27 電圧計
Claims (12)
- 電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプと、前記蛍光ランプに所定の電圧を印加することによって前記蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断装置とを有する照明システムであって、
前記寿命診断装置は、前記フィラメントに流れる電流を計測する電流計と、前記電流計により計測された電流値と前記所定の電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記所定の電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する電流積算部と、前記電流積算部により算出された電流の時間積分値と前記所定の電圧の値とから前記フィラメントに供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部と、前記電気エネルギー算出部により算出された電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部と、前記吸収熱エネルギー算出部により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する診断部とを含み、
前記吸収熱エネルギー算出部は、少なくとも2つの異なる前記電気エネルギー値から前記吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする照明システム。 - 前記所定の電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記所定の値となるまでの時間が10秒以下となるように、前記所定の電圧の値が設定されている請求項1に記載の照明システム。
- 前記抵抗変化量の前記所定の値は、1〜120Ωの範囲である請求項2に記載の照明システム。
- 電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプと、前記蛍光ランプに所定の電流を流すことによって前記蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断装置とを有する照明システムであって、
前記寿命診断装置は、前記フィラメントに印加される電圧を計測する電圧計と、前記電圧計により計測された電圧値と前記所定の電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する抵抗算出部と、前記所定の電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する電圧積算部と、前記電圧積算部により算出された電圧の時間積分値と前記所定の電流の値とから前記フィラメントに供給した電気エネルギー値を算出する電気エネルギー算出部と、前記電気エネルギー算出部により算出された電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する吸収熱エネルギー算出部と、前記吸収熱エネルギー算出部により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する診断部とを含み、
前記吸収熱エネルギー算出部は、少なくとも2つの異なる前記電気エネルギー値から前記吸収熱エネルギー値を算出することを特徴とする照明システム。 - 前記所定の電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記所定の値となるまでの時間が10秒以下となるように、前記所定の電流の値が設定されている請求項4に記載の照明システム。
- 前記抵抗変化量の前記所定の値は、1〜120Ωの範囲である請求項5に記載の照明システム。
- 電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断方法であって、
(a)前記フィラメントに第1電圧を印加して前記フィラメントに流れる電流を計測する工程と、
(b)前記(a)工程により計測された電流値と前記第1電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(c)前記第1電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する工程と、
(d)前記(c)工程により算出された電流の時間積分値と前記第1電圧の値とから前記フィラメントに供給した第1電気エネルギー値を算出する工程と、
(e)前記フィラメントに第2電圧を印加して前記フィラメントに流れる電流を計測する工程と、
(f)前記(e)工程により計測された電流値と前記第2電圧の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(g)前記第2電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記(c)工程における前記所定の値となるまでに前記フィラメントに流れた電流の時間積分値を算出する工程と、
(h)前記(g)工程により算出された電流の時間積分値と前記第2電圧の値とから前記フィラメントに供給した第2電気エネルギー値を算出する工程と、
(i)前記(d)及び(h)工程により算出された前記第1及び第2電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する工程と、
(j)前記(i)工程により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する工程とを含むことを特徴とする寿命診断方法。 - 前記第1電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記所定の値となるまでの時間、及び前記第2電圧を印加した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記所定の値となるまでの時間が、いずれも10秒以下となるように前記第1及び第2電圧の値が設定されている請求項7に記載の寿命診断方法。
- 前記抵抗変化量の前記所定の値は、1〜120Ωの範囲である請求項8に記載の寿命診断方法。
- 電子放射物質が塗布されたフィラメントを含む蛍光ランプの寿命を診断する寿命診断方法であって、
(I)前記フィラメントに第1電流を流して前記フィラメントに印加される電圧を計測する工程と、
(II)前記(I)工程により計測された電圧値と前記第1電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(III)前記第1電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する工程と、
(IV)前記(III)工程により算出された電圧の時間積分値と前記第1電流の値とから前記フィラメントに供給した第1電気エネルギー値を算出する工程と、
(V)前記フィラメントに第2電流を流して前記フィラメントに印加される電圧を計測する工程と、
(VI)前記(V)工程により計測された電圧値と前記第2電流の値とから前記フィラメントの抵抗値を算出する工程と、
(VII)前記第2電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記(III)工程における前記所定の値となるまでに前記フィラメントに印加された電圧の時間積分値を算出する工程と、
(VIII)前記(VII)工程により算出された電圧の時間積分値と前記第2電流の値とから前記フィラメントに供給した第2電気エネルギー値を算出する工程と、
(IX)前記(IV)及び(VIII)工程により算出された前記第1及び第2電気エネルギー値から前記フィラメントの吸収熱エネルギー値を算出する工程と、
(X)前記(IX)工程により算出された吸収熱エネルギー値に基づいて前記蛍光ランプの寿命を診断する工程とを含むことを特徴とする寿命診断方法。 - 前記第1電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記所定の値となるまでの時間、及び前記第2電流を流した時点から前記フィラメントの抵抗変化量が前記所定の値となるまでの時間が、いずれも10秒以下となるように前記第1及び第2電流の値が設定されている請求項10に記載の寿命診断方法。
- 前記抵抗変化量の前記所定の値は、1〜120Ωの範囲である請求項11に記載の寿命診断方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11309886B2 (en) | 2016-12-13 | 2022-04-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Current blocking element, current blocking element assembly, product having these mounted thereon, and current controlling method in product having these mounted thereon |
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- 2005-12-05 JP JP2005350908A patent/JP2007157498A/ja not_active Ceased
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US11309886B2 (en) | 2016-12-13 | 2022-04-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Current blocking element, current blocking element assembly, product having these mounted thereon, and current controlling method in product having these mounted thereon |
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