JP2018067488A - 高圧ナトリウムランプ照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の高圧ナトリウムランプ照明装置は、高圧ナトリウムランプと、該高圧ナトリウムランプに高周波交流電圧を給電する電子安定器とを備える。電子安定器の点灯周波数は、高圧ナトリウムランプの発光管内径D mmから定まる1次及び2次音響共振発生帯域f1、f2を回避する周波数である。
【選択図】図4
Description
高圧ナトリウムランプを含む高圧金属蒸気放電灯を高周波点灯する場合、発光管に音響共鳴現象が発生することが知られている。音響共鳴現象が発生すると、発光管内のアーク放電が乱れ、照度が低下し、ランプ寿命が短くなる。
高圧ナトリウムランプ照明装置における「音響共鳴現象」(Acoustic resonance phenomenon)は、交流の高周波点灯の状態で発生する現象である。発光管内の電極は、高周波点灯のため通電・遮断を高速度で繰り返している。この通電時には電極は高温に加熱され、遮断時には瞬時であるが加熱が中断される。この結果、電極付近の気体が加熱・中断されて、圧力の大小の粗密波から成る圧力波が発生する。この圧力波が、電極から遠方に音速で伝搬する。この現象は、音の伝搬と同じ現象なので、音響共鳴現象と呼ばれている。この音響共鳴現象は、水銀灯、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプにおいて、必ず発生する現象である。
ランプの音響共鳴現象は、商用周波数50又は60Hzでは周波数が低いために起こらず、ランプの高周波点灯周波数の数kHz〜100kHzで発生する。
図1は、本実施形態に係る高圧ナトリウムランプ照明装置10の回路ブロック図である。交流電源2から電子安定器4を介して、高圧ナトリウムランプ8に給電される。始動発振器6は電子安定器4に内蔵され、始動時のみランプ10に高圧パルスを印加するものである。
発光管内径 D=8.0mmでは、1次音響共振発生帯域(f1min.〜f1max.)は、80〜89 kHzであった。2次音響共振発生帯域(f2min.〜f2max.)は、109〜115 kHzであった。他の発光管内径 Dの結果は、表1及び図4を参照されたい。
f1max.= -8.3D+156
f2min.=-11.5D+200
f2max.=-10.0D+197
但し、D: 発光管内径mm
従って、高圧ナトリウムランプ照明装置を設計するに際し、音響共鳴現象の発生を抑制するため、(式1)及び(式2)に示す1次及び2次音響共振発生帯域f1,f2を回避する発光管内径D mmを選択することが必要である。
第1実施形態では、発光管内径D mmを適切に選択することで、音響共振現象の発生を抑制することが出来ることが分かった。しかし、図1に示す電子安定器の特性を調べたところ、幾つかのメーカーの照明器具に使用されている電子安定器では、点灯周波数f [kHz]がランプ電圧VL [V]によって変動することが判明した。本発明者等が実験で使用したGAVITA社の「Gavita Pro 1000DEUS」では、ランプ電圧VLが高くなるにつれ、点灯周波数fも高くなる。一般に、高圧ナトリウムランプは初期から寿命末期にかけてランプ電圧が上昇していくので、この種の安定器を使用した照明装置では、点灯時間経過とともに点灯周波数が高くなっていく。なお、電子安定器によっては、ランプ電圧VLが変化しても点灯周波数fが一定になるよう補償手段が設けられているものもあることを承知されたい。
使用した電子安定器のVL-f特性を実線で示す。電子安定器のVL-f特性は、ランプ電圧VLが150〜400 Vの範囲では、点灯周波数fが65〜180 kHzへほぼ直線状に上昇する。
図6Aは、第1実施形態の作業フローを示す図である。
ステップS11で、使用する電子安定器に適合するランプを用意する。このランプは、電子安定器の使用に合ったランプ電力で点灯出来るランプであれば、任意のランプであってよい。
ステップS12で、ランプを点灯させる際にランプ電圧VLを変更し、電子安定器の点灯周波数特性VL-fを取得する。
ステップS13で、(式1)及び(式2)を用いて、安定器の点灯周波数が、1次及び2次音響共振周波数帯域f1,f2の範囲に入らない発光管内径の範囲を取得する。
ステップS14で、取得した発光管内径の範囲内で、発光管を作成する。
ステップS21で、ステップS11と同様に、使用する電子安定器に適合するランプを用意する。このランプは、電子安定器の使用に合ったランプ電力で点灯出来るランプであれば、任意のランプであってよい。
ステップS22で、ステップS12と同様に、ランプを点灯させる際にランプ電圧VLを変更し、電子安定器の点灯周波数特性VL-fを取得する。
ステップS23で、取得したランプ電圧−点灯周波数特性VL-fから初期ランプ電圧を仮決定し、電子安定器の初期点灯周波数を決定する。
ステップS24で、(式1)及び(式2)を用いて、決定した電子安定器の初期点灯周波数が、1次及び2次音響共振発生帯域f1,f2の範囲内に入らない発光管内径の範囲を取得する。
ステップS25で、取得した発光管内径の範囲内の内径で、2次音響共振発生帯域最大値f2max.より点灯周波数が高いランプ電圧VLを有するランプを作成する。
(1) 本実施形態に使用される電子安定器及び高圧ナトリウムランプ照明装置は、何れも市場において入手可能なものであり、これらを使って音響共振現象の発生を抑圧した照明装置を完成することが出来る。
以上、本発明に係る高圧ナトリウムランプ照明装置の実施形態を説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を何等限定するものではない。本実施形態に対して、当業者が容易に成し得る追加・削除・変更・削除・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添附の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
図6Aは、第1実施形態の作業フローを示す図である。
ステップS11で、使用する電子安定器に適合するランプを用意する。このランプは、電子安定器の使用に合ったランプ電力で点灯出来るランプであって、アーク長ALが、142.8mm≦AL≦167mmの範囲内にあれば、任意のランプであってよい。
ステップS12で、ランプを点灯させる際にランプ電圧VLを変更し、電子安定器の点灯周波数特性VL-fを取得する。
ステップS13で、(式1)及び(式2)を用いて、安定器の点灯周波数が、1次及び2次音響共振周波数帯域f1,f2の範囲に入らない発光管内径の範囲を取得する。
ステップS14で、取得した発光管内径の範囲内で、発光管を作成する。
ステップS21で、ステップS11と同様に、使用する電子安定器に適合するランプを用意する。このランプは、電子安定器の使用に合ったランプ電力で点灯出来るランプであって、アーク長ALが、142.8mm≦AL≦167mmの範囲内にあれば、任意のランプであってよい。
ステップS22で、ステップS12と同様に、ランプを点灯させる際にランプ電圧VLを変更し、電子安定器の点灯周波数特性VL-fを取得する。
ステップS23で、取得したランプ電圧−点灯周波数特性VL-fから初期ランプ電圧を仮決定し、電子安定器の初期点灯周波数を決定する。
ステップS24で、(式1)及び(式2)を用いて、決定した電子安定器の初期点灯周波数が、1次及び2次音響共振発生帯域f1,f2の範囲内に入らない発光管内径の範囲を取得する。
ステップS25で、取得した発光管内径の範囲内の内径で、2次音響共振発生帯域最大値f2max.より点灯周波数が高いランプ電圧VLを有するランプを作成する。
Claims (4)
- 請求項1記載の高圧ナトリウムランプ照明装置において、
前記電子安定器の点灯周波数は、該電子安定器のランプ電圧−点灯周波数特性VL-fの内、前記高圧ナトリウムランプの発光管内径D mmから(式2)に基づき定まる2次音響共振発生帯域の最大値f2max.を越える値である、高圧ナトリウムランプ照明装置。 - 請求項3に記載の高圧ナトリウムランプ照明装置の音響共振現象の抑圧方法において、更に、
前記ランプ電圧−点灯周波数特性VL-fから初期ランプ電圧を仮決定して、電子安定器の初期点灯周波数を決定し、
(式1)及び(式2)を用いて、前記初期点灯周波数が、1次及び2次音響共振発生帯域f1,f2の範囲内に入らない発光管内径の範囲を取得し、
取得した発光管内径の範囲内の内径で、2次音響共振発生帯域最大値f2max.より点灯周波数が高いランプ電圧VLを有するランプを作成し、高圧ナトリウムランプ照明装置を完成する、方法。
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