JP2009009743A - センサ連動型無電極放電灯システム - Google Patents

Abstract

【課題】センサ連動型無電極放電灯システムにおいて、水銀蒸気圧の低下を防止し、無電極放電灯への通電後に短時間での点灯を可能にする。
【解決手段】センサ連動型無電極放電灯システム１は、放電管を有する無電極放電灯２と、この放電灯２を点灯させる点灯部３と、人感センサ４と、人感センサ４の人検知情報に基づいて放電灯２を点滅制御する制御部５と、電源部６とを備え、制御部５は、マイコン５１とタイマ５２とスイッチ５３とを有している。マイコン５１は、点灯部３が検出したインバータ回路３１の動作周波数に基づいてアマルガムの溶解開始を判断し、タイマ５２によりアマルガムの溶解開始時からの経過時間を計測する。経過時間が所定の点灯不良時間に達すると、放電灯２を強制点灯させて、アマルガムを溶解させて放電管内の水銀蒸気圧を高くする。こうして、水銀蒸気圧が高くなると、放電灯２は通電後に短時間で点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アマルガム溶解を検知して点灯を制御するセンサ連動型無電極放電灯システムに関する。

従来から、放電管に電極を有さない無電極放電灯と、人の存在を検知する人感センサとを備え、人の存否に応じて無電極放電灯を点灯させるセンサ連動型無電極放電灯システムが知られている。この無電極放電灯は、蛍光灯などの放電灯と異なり、放電管内に電極を有さない。無電極放電灯は、放電管の内部、又は外部に設けられた誘導コイルに高周波電流を供給されることにより高周波磁界を発生させ、そのエネルギーによって放電管内の水銀を励起して紫外線を放射させ、その紫外線を蛍光物質によって可視光に変換することにより発光する。このように、無電極放電灯は、放電管の内部に電極が設けられていないため、電極切れによる不点灯がなく、一般的な蛍光灯などに比べて寿命が長い。

しかしながら、無電極放電灯は、水銀の励起発光を利用しているために、外部の温度や点灯中における放電管の発熱により水銀蒸気圧が変動し、発光が不安定になる。そのため、放電灯の発光特性を安定させるために、放電管内の水銀蒸気圧を一定の範囲に制御すべくアマルガムが封入されているが、アマルガムを封入した無電極放電灯であっても徐々に水銀蒸気圧が低下し、長期間が経過すると通電を開始しても点灯するまでに長時間を要する点灯不良となる。

従来のセンサ連動型無電極放電灯システムについて、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、従来のセンサ連動型無電極放電灯システムの構成を示す。センサ連動型無電極放電灯システム１０１は、アマルガムを有する無電極放電灯１０２と、無電極放電灯１０２を点灯させる点灯部１０３と、人の存在を検知して人検知情報を出力する人感センサ１０４と、人感センサ１０４の人検知情報に基づいて点灯部１０３を介して無電極放電灯１０２を点滅制御する制御部１０５と、各部に電源を供給する電源部１０６とを備える。

制御部１０５は、マイコン１５１とスイッチ１５３とを有している。マイコン１５１は人感センサ１０４からの人検知信号に基づいて人の存在を検知すると、スイッチ１５３をオンにして無電極放電灯１０２を点灯し、人の存在を所定時間検知しないときは、スイッチ１５３をオフにして無電極放電灯１０２を消灯する。点灯部１０３は、インバータ回路１３１を有し、無電極放電灯１０２に高周波電流を供給する。このとき、点灯部１０３は、無電極放電灯１０２の放電電圧が一定になるように、インバータ回路１３１の動作周波数を制御し、無電極放電灯１０２の出力を一定にする。

図７は、点灯中にアマルガムが溶解せずに点灯不良となるときの動作を示す。時点ｔ１において、マイコン１５１は、人感センサ１０４により人の存在を検知するとスイッチ１５３をオンにし、無電極放電灯１０２を点灯する。放電管内の水銀蒸気圧は、この時点では十分に高く、通電されると直ぐに点灯する。無電極放電灯１０２が点灯すると、放電管壁に付着した水銀が温められ水銀蒸気圧が上昇する。続いて、時点ｔ２においてマイコン１５１は、人感センサ１０４により人の存在を検知しないとスイッチ１５３をオフにし、無電極放電灯１０２を消灯する。無電極放電灯１０２が消灯すると、水銀蒸気は冷やされ液体又は固体に変化し、水銀蒸気圧は低下する。そして、点灯と消灯が繰る返される間に、水銀蒸気が放電管の蛍光体と反応して化合物となり、放電管内の水銀量が徐々に減少し、水銀量が減少すると水銀蒸気圧も低下する。ここでいう水銀量は、蒸気となっている水銀と、蒸気が冷えて液体、又は固体となっている水銀を対象としており、アマルガム中の水銀や蛍光体と化合した水銀を含まない。こうして水銀量が減少し、時点ｔ３になると水銀蒸気圧が安定して点灯するのに必要な蒸気圧よりも低下し、時点ｔ４において無電極放電灯１０２に電源が供給されても、点灯するまでに長時間を要する点灯不良となる。

図８は、点灯中にアマルガム溶解したときの動作を示す。時点ｔ２１のように、長時間の点灯があると、放電管中のアマルガムが加熱されて溶解し、アマルガムから水銀が蒸発して水銀蒸気圧が上昇すると共に、放電管中の水銀量も増加する。このときインバータ回路１３１の動作周波数は、大きく低下し、その後上昇する動きをする。続いて、時点ｔ２２において無電極放電灯１０２が消灯すると、温度が低下し、水銀蒸気圧は低下するが、水銀量が増加しているので、安定して点灯するのに必要な蒸気圧を保持している。これにより、この後の時点ｔ２３において電源が供給されても直ぐに点灯することが可能となる。このように、従来のセンサ連動型無電極放電灯システム１０１においては、長時間の点灯が行なわれないと、放電管中の水銀蒸気圧が低下し、点灯不良が発生する虞がある。

また、放電管にヒータと温度センサを設け、アマルガムを一定の温度に加熱して溶解させて水銀蒸気圧を一定にすることにより、通電後に短時間で点灯する無電極放電灯が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に示されるような無電極放電灯をセンサ連動型無電極放電灯システムに用いた場合には、ヒータや温度センサを有するためにコスト高となる。
特開２００５−１００８４５号公報

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、水銀蒸気圧の低下を防止し、無電極放電灯への通電後に短時間で点灯するセンサ連動型無電極放電灯システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、アマルガムが封入された無電極放電灯と、前記無電極放電灯を点灯させる点灯回路と、人の存在を検知して人検知情報を出力する人感センサと、前記点灯回路を調光又は点滅制御する制御部と、を備えたセンサ連動型無電極放電灯システムにおいて、前記アマルガムの溶解開始を検出するアマルガム溶解検出部と、電源投入からアマルガムが溶解するまでの時間を累積計測するタイマと、を備え、前記制御部は、前記人感センサの人検知情報に基づいて前記点灯回路を調光又は点滅制御し、前記計測時間が所定時間に達するまでに、アマルガムの溶解開始を検出すると、該計測時間をリセットして前記調光又は点滅制御を続け、前記計測時間が前記所定時間に達すると、前記人検知情報に拘わらずに前記無電極放電灯を強制点灯させて、アマルガムの溶解開始を検出すると該計測時間をリセットするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のセンサ連動型無電極放電灯システムにおいて、前記アマルガム溶解検出部は、前記点灯回路が有するインバータ回路の動作周波数に基づいて、アマルガムの溶解開始を判断するものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のセンサ連動型無電極放電灯システムにおいて、前記所定時間は、前記無電極放電灯がガス圧減衰特性によって点灯不良となる時間よりも短く設定されるものである。

請求項１の発明によれば、タイマが計測する累積時間が所定時間に達すると、人の存否に拘わらずに無電極放電灯を点灯させるようにしたので、この放電灯の点灯熱によりアマルガムが溶解し水銀蒸気圧が高くなり、従って、通電後に短時間で放電灯を点灯させることができる。

請求項２の発明によれば、アマルガム溶解を容易に検知することができるので、上記作用効果を容易に得ることができる。

請求項３の発明によれば、点灯不良が発生する前にアマルガムを溶解させて水銀蒸気圧を高くすることができるので、点灯不良が発生することがなくなる。

本発明の一実施形態に係るセンサ連動型無電極放電灯システム（以下、放電灯システムという）について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の放電灯システムの構成を示す。放電灯システム１は、放電管を有する無電極放電灯（以下、放電灯という）２と、放電灯２を点灯させる点灯部３と、人の存在を検知して人検知情報を出力する人感センサ４と、人感センサ４の人検知情報に基づいて点灯部３を介して放電灯２を点滅制御する制御部５と、各部に電源を供給する電源部６とを備える。

放電灯２は、高周波電流が流される誘導コイルを放電管の内部に有している。放電管は、内部が水銀蒸気で満たされており、また、内部にアマルガムを有している。アマルガムは、溶解すると水銀蒸気を発生する。放電管内部の誘導コイルに高周波電流が流されると高周波電磁界が発生し、この高周波電磁界が放電路を形成し、水銀蒸気を励起させて紫外線を発生させ、紫外線が放電管内部に塗布された蛍光体に当たり、可視光を発生する。

点灯部３は、インバータ回路３１を有し、放電灯２の誘導コイルに高周波電流を供給する。このとき、点灯部３は、放電灯２の放電電圧が一定になるように、インバータ回路３１の動作周波数を制御し、放電灯２の出力を一定にする。また、点灯部３はこの動作周波数を制御部５へ送信する。人感センサ４は、例えば、人体から放射される熱線を焦電素子により検出し、人体の動作に応じた熱線量の変化に基づいて人体の存在を検知し、人検知信号を制御部５へ送信する。

制御部５は、マイコン５１とタイマ５２とスイッチ５３とを有している。マイコン５１は人感センサ４からの人検知信号に基づいて人の存在を検知すると、スイッチ５３をオンにして放電灯２を点灯させ、人の存在を所定時間検知しないときは、スイッチ５３をオフにして放電灯２を消灯するセンサ制御を行なう。また、マイコン５１は、点灯部３が検出したインバータ回路３１の動作周波数に基づいてアマルガムの溶解開始を判断し、タイマ５２によりアマルガムの溶解開始時からの経過時間を計測する。計測した経過時間が所定の点灯不良時間に達すると、放電灯２を強制点灯させる。

図２は、アマルガムが溶解するときのインバータ回路３１の動作周波数の動きを示す。アマルガムが溶解すると、動作周波数が所定の周波数Ｈよりも低下した後に上昇するので、マイコン５１は動作周波数の変動に基づいてアマルガムの溶解開始を判断する。

上記のように構成された放電灯システム１の動作について説明する。図３は、マイコン５１が強制点灯によりアマルガムの溶解を行なう動作を示す。時点ｔ１において、制御部５に電源が供給されると、マイコン５１は人感センサ４からの人検知信号に基づくセンサ制御を行なうと共に、タイマ５２によって累積時間の計測を開始する。続いて時点ｔ２において、マイコン５１は、人感センサ４により人の存在を検知するとスイッチ５３をオンにし、放電灯２を点灯する。このとき、放電管内の水銀蒸気圧は、放電灯２が設置された時点では十分に高く、通電されると直ぐに点灯する。放電灯２が点灯すると、放電管壁に付着した水銀が温められて蒸気となり水銀蒸気圧が上昇する。時点ｔ３において、マイコン５１は、人感センサ４により人の存在を所定時間検知しないとスイッチ５３をオフにし、放電灯２を消灯する。放電灯２が消灯すると、水銀蒸気は冷やされ液体又は固体に変化し、水銀蒸気圧は低下する。そして点灯と消灯が繰り返されると、水銀が放電管の蛍光体と反応して化合物となり、放電管内の水銀量が徐々に低下するが、放電灯２が安定して点灯するのに必要な蒸気圧以上なので、点灯不良とならない。

続いて、時点ｔ４において、タイマ５２の計測時間が点灯不良時間ＴＭに達すると、マイコン５１は、人感センサ４からの人検知信号に拘わらずに、スイッチ５３をオンにし、放電灯２を強制点灯させる。マイコン５１が放電灯２の強制点灯を続けると、放電灯２の温度が上昇し、時点ｔ５においてアマルガムが溶解を開始し、アマルガムから水銀が蒸発し、水銀蒸気圧が上昇する。アマルガムが溶解すると、マイコン５１は強制点灯を一定時間続けると共に、タイマ５２の計測を再スタートする。時点ｔ６において、強制点灯が終了し、放電灯２が消灯すると、放電灯２の温度が低下し、水銀蒸気圧も低下するが、安定して点灯するのに必要な蒸気圧を保持しているので、その後に放電灯２に電源が供給されると直ぐに点灯することができる。そして、マイコン５１は、強制点灯を終了するとセンサ制御を再開する。

上記の点灯不良時間ＴＭは、放電管内の水銀蒸気圧がガス圧減衰特性によって低下することにより放電灯２が点灯不良となる時間よりも短く設定されている。点灯不良が発生する前に強制点灯によりアマルガムが溶解され水銀蒸気圧が高くされるので、安定した点灯を続けることができる。

図４は、タイマ５２の計測時間が点灯不良時間ＴＭに達するまでに、アマルガムが溶解したときの放電灯システム１の動作を示す。時点ｔ２１からｔ２３までは、上述した図３の時点ｔ１からｔ３までと同様に動作している。続いて、センサ制御によって放電灯２が長時間点灯すると放電管の温度が上昇し、時点ｔ２４においてアマルガムが溶解し、水銀蒸気圧が上昇する。マイコン５１は、インバータ回路３１の動作周波数の変動に基づいてアマルガム溶解の開始を判断すると、タイマ５２の計測をリセットする。人の検知が終了し、放電灯２が消灯すると、放電灯２の温度が低下し、水銀蒸気圧も低下するが、安定して点灯するのに必要な蒸気圧を保持しているので、その後に人の存在が検知されて放電灯２に電源が供給されると直ぐに点灯することができる。

上述したように、長時間の点灯が無く水銀蒸気圧が低下しても、タイマ５２が点灯不良時間ＴＭを計測すると、放電灯２を強制点灯させてアマルガムを溶解し、水銀蒸気圧を上昇させるので、放電灯システム１を通電後に短時間で点灯させることができる。

次に、上記実施形態の放電灯システムの変形例について図５を参照して説明する。図５は、放電灯システムの構成を示す。本変形例の放電灯システム１は上述のシステムと異なり、放電灯２を点滅制御でなく調光制御を行なう。点灯部３には、電源部６から直接電源が供給され、マイコン５１からの調光信号に基づいて、点灯部３は放電灯２を調光点灯する。

マイコン５１は人感センサ４からの人検知信号に基づいて人の存在を検知すると、調光信号により放電灯２をフル点灯させ、人の存在を所定時間検知しないときは、調光信号により、出力を小さくして放電灯２を点灯させる。そして、上記実施形態と同様に、タイマ５２が点灯不良時間ＴＭを計測すると、放電灯２を強制点灯によりフル点灯させて、アマルガムを溶解し、また、マイコン５１がアマルガムの溶解を判断するとタイマ５２の計測をリセットする。このことにより、長時間の点灯がなく、水銀蒸気圧が低下しても、アマルガムを溶解し、水銀蒸気圧を上昇させるので、放電灯システム１を、通電後に短時間で点灯させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、点灯不良時間の計測を放電灯が点灯している時間の累積で行なってもよい。点灯不良時間の長さを調整することにより、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るセンサ連動型無電極放電灯システムの構成図。 同システムのインバータ回路の動作周波数のアマルガム溶解時の動作を示す図。 同システムの強制点灯時の動作を示す図。 同システムのアマルガム溶解時の動作を示す図。 同システムの変形例の構成図。 従来のセンサ連動型無電極放電灯システムの構成図。 同システムの点灯不良時の動作を示す図。 同システムのアマルガム溶解時の動作を示す図。

符号の説明

１ センサ連動型無電極放電灯システム
２ 無電極放電灯
３ 点灯部（点灯回路）
３１ インバータ回路
４ 人感センサ
５ 制御部
５１ マイコン（アマルガム溶解検出部）
５２ タイマ

Claims (3)

1. アマルガムが封入された無電極放電灯と、前記無電極放電灯を点灯させる点灯回路と、人の存在を検知して人検知情報を出力する人感センサと、前記点灯回路を調光又は点滅制御する制御部と、を備えたセンサ連動型無電極放電灯システムにおいて、
   前記アマルガムの溶解開始を検出するアマルガム溶解検出部と、
   電源投入からアマルガムが溶解するまでの時間を累積計測するタイマと、を備え、
   前記制御部は、前記人感センサの人検知情報に基づいて前記点灯回路を調光又は点滅制御し、
   前記計測時間が所定時間に達するまでに、アマルガムの溶解開始を検出すると、該計測時間をリセットして前記調光又は点滅制御を続け、
   前記計測時間が前記所定時間に達すると、前記人検知情報に拘わらずに前記無電極放電灯を強制点灯させて、アマルガムの溶解開始を検出すると該計測時間をリセットすることを特徴とするセンサ連動型無電極放電灯システム。
2. 前記アマルガム溶解検出部は、前記点灯回路が有するインバータ回路の動作周波数に基づいて、アマルガムの溶解開始を判断することを特徴とする請求項１に記載のセンサ連動型無電極放電灯システム。
3. 前記所定時間は、前記無電極放電灯がガス圧減衰特性によって点灯不良となる時間よりも短く設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ連動型無電極放電灯システム。
   

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