JP2009266565A - 無電極放電灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御することで、安定した光出力が得られることを可能とした無電極放電灯装置および照明器具を提供する。
【解決手段】放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ２内に金属容器（アマルガム）１１が設けられ、このバルブ２に形成されたキャビティ４内に、フェライトコア９と誘導コイル１０とでなるカプラ１５が設けられている。誘導コイル１０に高周波電流を通電する点灯回路１６を備えている。誘導コイル１０の電圧を検出する検出回路３１と、この出力から水銀蒸気圧を判別する判別回路３２と、この出力から誘導コイル１０の入力電力若しくはヒータ（アマルガム加熱手段）３４の入力電力を制御する制御回路３３を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電ガスが封入されたバルブに、誘導コイルで発生する誘導電界を作用させることでプラズマを発生させ、水銀原子から発生する紫外線がバルブ内面の蛍光体で可視光に変換されるようになった無電極放電灯装置および照明器具に関する。

従来、放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ内にアマルガム（水銀）が設けられ、このバルブに形成されたキャビティ内に、円筒状のフェライトコアと誘導コイルとでなるカプラが設けられた無電極放電灯がある（特許文献１参照）。

このようなアマルガムを封入した放電灯では、周囲温度が低くなった場合には、水銀蒸気圧が低くなり過ぎて、所望の光出力が得られなくなる。

そのために、水銀蒸気圧を制御する最冷部（バルブの表面の中で最も温度が低くなる点）の温度を、例えば３５〜４５℃程度の範囲に管理する必要がある。

そこで、放電灯の口金付近に発熱体（ヒータ等）を設け、最冷部の温度を温度検知手段で検知しながら、水銀蒸気圧を制御するものがある。
特開２００６−１４７５７２号公報

しかしながら、温度検知手段を別に設ける必要がある。また、最冷部は口金上方点灯ではバルブトップ、口金下方点灯では口金真上部となるので、これらの点灯方向に対応するには、複数の箇所に温度検知手段を設ける必要があるため、構造が複雑になるという問題があった。

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御することで、安定した光出力が得られることを可能とした無電極放電灯装置および照明器具を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ内にアマルガムが設けられ、このバルブに形成されたキャビティ内に、フェライトコアと誘導コイルとでなるカプラが設けられ、前記誘導コイルに高周波電流を通電する点灯回路を備えた無電極放電灯装置において、前記誘導コイルの電圧を検出する検出回路と、この検出回路の出力から水銀蒸気圧を判別する判別回路と、この判別回路の出力から誘導コイルの入力電力若しくはアマルガム加熱手段の入力電力を制御する制御回路を備えたことを特徴とする無電極放電灯装置を提供するものである。

請求項２のように、請求項１において、前記判別回路による水銀蒸気圧の判別は、点灯安定時の誘導コイルの電圧であることが好ましい。

請求項３のように、請求項１において、前記判別回路による水銀蒸気圧の判別は、間欠点灯時の誘導コイルの電圧であることが好ましい。

請求項４のように、請求項１〜３のいずれか一項に記載の無電極放電灯装置を備えた照明器具とすることができる。

本発明によれば、検出回路で検出された誘導コイルの電圧から、判別回路において現在の最冷部の温度（水銀蒸気圧）を判別する。そして、最冷部の温度が低温側であれば、アマルガム加熱手段で最冷部を加熱することで、最冷部の温度が最適となるように上昇されるようになる。逆に、最冷部の温度が高温側であれば、誘導コイルの入力電力を制限することで、最冷部の温度が最適となるように下降されるようになる。このように、周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御できて、安定した光出力が得られるようになる。

請求項２によれば、点火安定時の誘導コイルの電圧を検出することにより、誘導コイルの電圧が最大値付近で最冷部の温度（水銀蒸気圧）が最適となることから、水銀蒸気圧の判別を正確に行うことができる。

請求項３によれば、間欠点灯時の誘導コイルの電圧を検出することにより、誘導コイルの再点孤電圧が最大値付近で最冷部の温度（水銀蒸気圧）が最適となることから、水銀蒸気圧の判別を正確に行うことができる。

請求項４によれば、周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御できて、安定した光出力が得られる照明器具となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は無電極放電灯１の断面図である。ガラス球状のバルブ２の基部２ａは口金３に固定されている。バルブ２の内部中心にはキャビティ４と、このキャビティ４の底部分４ａから開口部分４ｂに向かって延在する排気細管５とが一体的に形成されている。

キャビティ４内には、排気細管５に挿入された状態の円筒状シリンダ６が設けられ、このシリンダ６は、キャビティ４の開口部分４ｂから外部に突出して、口金３に形成された穴３ａに嵌め合わされている。

また、排気細管５の先端（チップオフ部）５ａは、キャビティ４の開口部分４ｂから外部に突出して、口金３の穴３ａに嵌め合わされているシリンダ６の内部に臨まされている。

バルブ２の内面には、その一部だけを図示するように、保護膜７と蛍光体膜８とが形成されている。また、キャビティ４のバルブ２内の周面にも、その一部だけを図示するように、保護膜７と蛍光体膜８とが形成されている。

キャビティ４内の上部には、シリンダ６の外周に嵌め込まれた状態でフェライトコア９と誘導コイル１０とが設けられている。フェライトコア９は、誘導コイル１０に通電する高周波電流が数百ＫＨｚという低い周波数であるために必要とするものである。このフェライトコア９と誘導コイル１０とはカプラ１５を構成する。１６は、誘導コイル１０に高周波電流を通電するための点灯回路である。

バルブ２内には、放電ガスとして、アルゴンが４０Ｐａで封入されている。また、排気細管５内には、バルブ２内にアマルガム（水銀）を放出させるために、総量が略２０ｍｇ、重量比で５０：５０の亜鉛・水銀化合物が収納された鉄・ニッケル合金製の金属容器１１が設けられている。この金属容器１１は、排気細管５内で窪み５ｂと先端５ａとの間に入れられた上下一対のガラスロッド１２によって、上下位置が位置決めされている。

ところで、周囲温度が低くなった場合には水銀蒸気圧も低くなり、周囲温度が高くなった場合には水銀蒸気圧も高くなって、所望の光出力が得られなくなる。そのために、水銀蒸気圧を制御する最冷部（バルブの表面の中で最も温度が低くなる点）の温度を、例えば３５〜４５℃程度の範囲、つまり４０℃前後に管理する必要がある。

しかしながら、周囲温度が極端に低い場合や高い場合には、最冷部の温度も影響を受けて、４０℃前後から大幅にずれるので、安定した光出力が得られなくなる。

図２は、最冷部の温度に対する誘導コイル１０の電圧特性のグラフである。図２からは、誘導コイル１０の電圧の最大値付近は、最冷部の温度が４０℃前後にあることが分かる。このことから、誘導コイル１０の電圧が最大値付近を維持するように制御すれば、最冷部の温度を４０℃前後に保つことが可能となる。

図３は、誘導コイル１０の電圧が最大値付近を維持するように制御する回路構成図である。誘導コイル１０に高周波電流を通電するための点灯回路１６には、高周波発生回路３０が設けられている。また、誘導コイル１０に対しては、誘導コイル１０の電圧（若しくは電流でも可）を検出する検出回路３１と、この検出回路３１の出力から水銀蒸気圧を判別する判別回路３２が設けられている。さらに、この判別回路３２の出力から誘導コイル１０の入力電力またはアマルガム加熱手段の入力電力を制御する制御回路３３が設けられている。さらにまた、無電極放電灯１の口金３の上部付近には、最冷部を加熱するためにヒータ（アマルガム加熱手段）３４が設けられている。

そして、検出回路３１において、誘導コイル１０の電圧が検出され、その出力が判別回路３２に入力される。この判別回路３２は、例えばアイコンＩＣを含む回路であり、図２のデータがプログラムされている。このデータに基づいて、誘導コイル１０の電圧から現在の最冷部の温度を判別して、最冷部の温度が低温側（例えば３５℃よりも低い）であれば、最冷部の温度が４０℃前後まで上昇するように、ヒータ電力を決定する。この判別回路３２で決定されたヒータ電力が制御回路３３からヒータ３４に出力され、ヒータ３４で最冷部が加熱されて、最冷部の温度が上昇することにより、水銀蒸気圧が最適となるように制御されるようになる。

逆に、最冷部の温度が高温側（例えば４５℃よりも高い）であれば、最冷部の温度が４０℃前後まで下降するように、誘導コイル１０の入力電力を決定する。この判別回路３２で決定された入力電力が制御回路３３から高周波発生回路３０を介して誘導コイル１０に出力され、最冷部の温度が低下することにより、水銀蒸気圧が最適となるように制御されるようになる。

このように、周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御できて、安定した光出力が得られるようになる。

前記実施形態では、判別回路３２による水銀蒸気圧の判別を点灯安定時の誘導コイル１０の電圧としたが、間欠点灯時の誘導コイル１０の電圧とすることもできる。

すなわち、高周波発生回路３０には、無電極放電灯１を間欠駆動する機能が設けられていて、この間欠駆動の機能は、無電極放電灯１を調光点灯する等の際に用いられる。

図４は、間欠駆動をした場合の誘導コイル１０の電圧波形グラフであり、再点孤の際に、通常より高い再点孤電圧が発生することが分かる。

図５（ａ）（ｂ）は、最冷部の温度に対する無電極放電灯１の相対光出力と再点孤電圧の相関を示すグラフである。図５（ａ）では、最冷部の温度が３５〜４０℃付近で相対光出力が最大値付近となっていることが分かり、図５（ｂ）では、最冷部の温度が３５〜４０℃付近で再点孤電圧も最大値付近となっていることが分かる。

このことから、図３と同様の回路構成で、間欠点灯時の誘導コイルの電圧から再点孤電圧を検出し、この再点孤電圧を前述と同様に点灯回路１６で処理することができる。これにより、周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御できて、安定した光出力が得られるようになる。

なお、再点孤電圧と実効値電圧はほぼ比例関係にあるため、実効値電圧など他の値を用いることも可能である。また、誘導コイル１０の間欠駆動で必ずしも調光する必要は無く、電圧検出のために瞬間的に間欠させることも可能であり、定格点灯下でも実現可能である。

前記実施形態の無電極放電灯１は、図６に示すように、前面パネル２０で反射板２１が密閉された照明器具２２とすることができる。この場合でも、周囲温度が極端に低い場合や高い場合でも、温度検知手段を別に設ける必要がなく、しかも点灯方向にかかわりなく水銀蒸気圧を制御できて、安定した光出力が得られるようになる。

本発明の実施形態の無電極放電灯の断面図である。 最冷部温度に対する誘導コイルの電圧特性のグラフである。 誘導コイルの電圧が最大値付近を維持するように制御する回路構成図である。 間欠駆動をした場合の誘導コイルの電圧波形グラフである。 （ａ）（ｂ）は、最冷部の温度に対する無電極放電灯の相対光出力と再点孤電圧の相関を示すグラフである。 無電極放電灯を取付けた密閉型照明器具の斜視図である。

符号の説明

１ 無電極放電灯
２ バルブ
４ キャビティ
６ シリンダ
９ フェライトコア
１０ 誘導コイル
１１ 金属容器（アマルガム）
１５ カプラ
１６ 点灯回路
２２ 照明器具
３０ 高周波発生回路
３１ 検出回路
３２ 判別回路
３３ 制御回路
３４ ヒータ（アマルガム加熱手段）

Claims (4)

1. 放電ガスが封入されたガラス球状のバルブ内にアマルガムが設けられ、このバルブに形成されたキャビティ内に、フェライトコアと誘導コイルとでなるカプラが設けられ、前記誘導コイルに高周波電流を通電する点灯回路を備えた無電極放電灯装置において、
   前記誘導コイルの電圧を検出する検出回路と、この検出回路の出力から水銀蒸気圧を判別する判別回路と、この判別回路の出力から誘導コイルの入力電力若しくはアマルガム加熱手段の入力電力を制御する制御回路を備えたことを特徴とする無電極放電灯装置。
2. 前記判別回路による水銀蒸気圧の判別は、点灯安定時の誘導コイルの電圧であることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯装置。
3. 前記判別回路による水銀蒸気圧の判別は、間欠点灯時の誘導コイルの電圧であることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の無電極放電灯装置を備えたことを特徴とする照明器具。

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