JP3823145B2 - 高磁場用照明装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界強度の比較的大きい磁場中で使用される高磁場用照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自然界における磁場は磁束密度が０．１ｍＴ（１Ｇ）以下であるが、実験室や工場内では磁束密度が３０Ｇ以上となる磁場が作用する環境もある。たとえば、核融合の研究に際しては、高温プラズマを閉じ込めて臨界プラズマ条件やLawson条件を満足させる必要があり、高温プラズマを閉じ込める方法としては磁気閉じ込め方式がある。このような磁気閉じ込め方式を実現するには、超伝導コイルを用いて強い磁場を形成することが必要になるから、漏れ磁束によって人間の入ることのできる空間においても磁束密度が３０Ｇ以上となるような高磁場の環境が生じることになる。
【０００３】
上述のような強い磁場の作用する環境下においても人が入る空間であれば周囲状況を確認するためなどに照明を必要とし、一般には電気的光源を用いた照明が行なわれる。つまり、高磁場環境においても電気的光源を安定に点灯させることが要求される。
ところで、自然界に存在する磁場よりも強い磁場中で電気的光源を点灯させているものとしては、特開昭５６−９７９０６号公報、特開昭５６−９７９６４号公報に記載されているように、商用電源周波数のような比較的低周波数の交番電圧が印加されることによって点灯する低圧放電ランプの放電路に沿って磁石を配置するものが知られている。上記公報に記載されている磁石は放電路に交差する方向の静磁場を形成するものであり、上記公報には電離度の高い暗部を固定してちらつきを抑制し、また低温環境での始動特性を改善するなどの効果が記載されている。このような、静磁場による蛍光ランプの特性改善の効果は、「和田成伍他：蛍光ランプへの磁場印加効果とその応用性，照明学会全国大会（昭和６０年），ｐｐ２１５」にも記載されている。
【０００４】
また、高圧放電ランプ内に水平方向に形成されるアークの中央部が放電ランプ内部の対流による浮力で曲がるのを防止するために、浮力を打ち消す向きにローレンツ力が作用するように磁場を形成した構成が記載されている。この磁場はヘルムホルツコイルにより形成され、高圧放電ランプはヘルムホルツコイルの間に配置される。さらに、ヘルムホイツコイルへの通電電流は高圧放電ランプに印加する電圧の極性に同期させて交番されている。この構成では、磁場により生じるローレンツ力が高圧放電ランプの管内部に生じる浮力と釣り合うように、高圧放電ランプの内部の浮力の向きおよび大きさの変化と磁場の向きおよび強さの変化とを対応させることになる。しかして、アークの曲がりを抑制すれば、ランプ電圧の上昇を抑制することができ、管壁の局所的な過熱による破損も防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、交番電圧が印加されることにより点灯している低圧放電ランプに対して放電路に交差する方向に静磁場を作用させる前者の構成では、アークを安定させることができ、ちらつきを少なくすることができる。また、後者の構成では高圧放電ランプに点灯電圧の交番波形に同期した交番磁場を作用させることによって、アークが曲がるのを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、これらの構成は磁場を積極的に利用してランプの点灯状態を改善しようとするものであり、上述したような実験室や工場内などの高磁場環境では磁場の強さや向きをランプに適合させるのは難しいから、ランプの点灯状態が不安定になったりランプや点灯装置の寿命に影響するという問題が生じる。とくに、商用電源により放電ランプを点灯させる場合には磁場とアークとの相互作用によってアークに作用するローレンツ力の向きや大きさが時間ともに変化するからアークの移動によってちらつきが生じたり、アークが曲がることによってランプ電圧が上昇したり、管壁の局所的過熱が生じたりすることになる。ランプ電圧が上昇すればランプに給電する点灯装置へのストレスが大きくなって点灯装置が破損しやすくなるなどの問題が生じる。また、白熱電球であってもフィラメントにローレンツ力が作用してフィラメントが振動し、フィラメントにストレスがかかることによって寿命が短くなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高磁場中においてもランプを安定的に点灯させることができかつ磁場の影響によるストレスのかからない高磁場用照明装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、上記ランプへの磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を制御部に与える電力検出部とを備え、電力検出部はランプへの出力電力を検出し、制御部は電力検出部により検出された出力電力をほぼ一定に保つように出力制御することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。
【００２３】
しかも、ランプへの出力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用によるランプ電力の増加がなく磁場の影響によるランプへのストレスが防止される。つまり、ランプの寿命低下が抑制される。
【００２４】
請求項２の発明は、光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、上記ランプへの磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を制御部に与える電力検出部とを備え、電力検出部は入力電力を検出し、制御部は電力検出部により検出された入力電力をほぼ一定に保つように出力制御することを特徴とする。
この構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。しかも、点灯装置への入力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用による点灯装置への入力電力の増加を抑制して点灯装置へのストレスが防止される。つまり、点灯装置の劣化や破壊が防止され、しかも、点灯装置への入力電力の増加がなければランプへの出力電力の増加もないからランプへのストレスも軽減されることになる。
【００２５】
請求項３の発明は、光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、少なくとも上記ランプの周囲磁界を検出する磁気センサと、磁気センサにより検出した磁界強度が通常環境よりも大きくなると出力電力を通常環境での出力電力以下とする外部信号を制御部に与える外部信号発生部とを備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、磁気センサを用いて少なくともランプの周囲磁界を検出し、周囲磁界に応じた電力をランプに供給するのである。ここで、ランプが磁界中に存在するときのランプへの出力電力を、通常環境での出力電力以下としているから、磁場中に配置されたランプのランプ電力を通常環境と等しくするか、通常環境よりも小さくすることになり、結果的に磁場中でのランプ電力の増加を抑制することができる。つまり、ランプへのストレスが軽減されるとともに点灯装置へのストレスも軽減される。
【００２７】
請求項４の発明は、光源としての放電ランプが３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、放電ランプの入力と出力との少なくとも一方の検出値を基準レベルと比較することにより放電ランプの異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段により放電ランプの異常が検出されると放電ランプへの出力電力を低減させる方向に出力制御される点灯装置とを備え、少なくとも放電ランプの周囲磁界を検出する磁気センサと、磁気センサにより検出した磁界強度に基づいて通常環境からのランプ電圧の上昇分を相殺するように基準レベルを設定する基準レベル設定部とを備えることを特徴とする。
【００２８】
この構成では、放電ランプの入力ないし出力を基準レベルと比較し、放電ランプの異常を検出すると放電ランプへの出力電力を低減させる方向に出力制御するのであって、たとえば寿命末期時などに生じるエミレス状態（半波放電状態）を検出して出力を低減させれば、エミレス状態での過大電流による点灯装置の破壊を防止することができる。とくに、磁場中では通常環境よりもランプ電力が増加するから、異常に対する保護機能を持つことによって点灯装置の破壊を防止する機能は必須になる。ここに、放電ランプへの出力電力を低減させるというのは、放電ランプや点灯装置が破壊されない程度に出力電力を小さくすることのほか、放電ランプへの出力の停止や放電ランプへの間欠的な給電を含み、とくに間欠的に給電すれば放電ランプの点滅によって異常を報知する機能も持たせることができる。
【００２９】
しかも、少なくとも放電ランプの周囲磁界を磁気センサにより検出し、磁場の影響によるランプ電圧の上昇分を相殺するように基準レベルを設定しているから、放電ランプが正常であればランプ電圧が上昇しても基準レベルとの相対差はほとんど変化せず、異常時にのみランプ電圧と基準レベルとのレベル差が生じて異常として検出することが可能になる。つまり、ランプ電圧の上昇が磁場の影響による正常なものかランプの寿命末期などの異常なものかを容易に識別することができる。
【００３３】
請求項５の発明は、３０Ｇ以上の磁場内に配置される複数灯のランプと、各ランプに給電する複数の点灯装置と、各ランプの周囲磁界を検出する磁界検出手段と、磁界検出手段により検出した周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置から各ランプへの出力を集中制御する管理装置とを備えることを特徴とする。
【００３４】
この構成では磁場中に配置される複数のランプを管理装置により集中管理することができ、しかも管理装置は各ランプの周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置からランプへの出力を制御するのであり、各ランプの周囲磁界は磁界検出手段により検出され、管理装置では検出された磁界に基づいて点灯装置を制御するから、多数のランプが磁場中に配置されている場合でも、各ランプへの出力を適正に制御することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
一般に、電気的照明を行なうための構成要素は、光源となるランプと、ランプへの給電を制御する点灯装置と、ランプから放射される光の配光を制御する器具本体とであって、点灯装置は商用電源あるいは電池を電源としている。また、一般の電気的照明装置では、ランプとして放電ランプと白熱電球とが主に用いられる。放電ランプには、蛍光ランプのような低圧放電ランプと、水銀ランプ、ナトリウムランプ、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプ（ＨＩＤランプ）とがある。
【００３６】
ところで、放電ランプではアークを形成することによって光出力を得るから、磁場によるアークへの影響が問題になる。つまり、磁場中でアークが生じると磁場とアークとの相互作用によってアークにローレンツ力が作用しアークが変形する。アークが変形すればランプ電圧が上昇するからランプ電力が増加してランプが過熱し、ランプが破損するおそれが生じる。また、アークが変形することによってアークが管壁に近づくからイオンが消滅しやすくなり、アークを維持するための点灯維持電圧が上昇するから立ち消えしやすくなる。さらに、商用電源で放電ランプを点灯させるときには、放電ランプへの印加電圧の極性が比較的低い周波数で交番するから、ランプの動作中に再点孤を繰り返しており、上述のように点灯維持電圧が上昇すれば再点孤電圧も上昇するから、消費電力が増加するとともにちらつきが生じやすくなる。加えて、ランプ電圧が上昇したときにランプ電流を維持するとすればランプ電力が増加するから、点灯装置への入力電力が増加し、結果的に点灯装置へのストレスが増大することになり、場合によって点灯装置が破損することもある。
【００３７】
一方、白熱電球は、フィラメントへの通電によりフィラメントを白熱させることによって光出力を得るから、磁場によるフィラメントへの影響が問題になる。つまり、フィラメントに流れる電流と磁場との相互作用によりフィラメントにローレンツ力が作用することになる。ここで、ローレンツ力によってフィラメントが多少変形しても発光中心が若干移動するだけで、ランプ電圧や光出力への影響はほとんどないのであるが、商用電源によって白熱電球を点灯させるとフィラメントへの通電の向きが時間経過とともに変化するから、ローレンツ力によってフィラメントが強制振動を受けることになる。このような強制振動を受けるとフィラメントが振動して機械的ストレスを受けることになり、フィラメントが断線しやすくなって白熱電球の寿命が短くなる。
【００３８】
上述したように、放電ランプと白熱電球とでは、磁場の影響によって生じる現象が異なるから、以下ではそれぞれの場合について説明する。まず、低圧放電ランプとしての蛍光ランプ１ａを用いる場合について説明する。図１に示すように、蛍光ランプ１ａは磁気発生源Ｘにより形成される磁場中に配置し、点灯装置２はチョークコイルのようないわゆる銅鉄型の安定器２ａと電源装置２ｂとにより構成して磁場の影響を受けない場所に配置してある。電源装置２ｂは交番電圧を出力するとともに出力周波数が４００Ｈｚ以上となるように構成される。また、安定器２ａは電源装置２ｂの出力周波数に合わせて構成されている。
【００３９】
この構成によれば、蛍光ランプ１ａの点灯時に形成されるアークには磁場との相互作用であるローレンツ力が作用するからアークが振動しようとするが、上述のように蛍光ランプ１ａへの印加電圧を４００Ｈｚ以上で交番させていることによって（以下では、ランプへの印加電圧の交番周波数を点灯周波数という）、アークはローレンツ力の変化に追随して振動することができず、結果的にアークの振動を抑制することができる。ここにおいて、上述したように蛍光ランプ１ａの点灯状態はアークに作用するローレンツ力に影響されるから磁場の向きに対する蛍光ランプ１ａの配置によって点灯状態への影響が異なるのであるが、上述の条件は、点灯状態が磁場の影響をもっとも強く受けるように蛍光ランプ１ａが配置されている場合でも蛍光ランプ１ａが安定に点灯するように設定されている。また、点灯周波数が４００Ｈｚ以上である交番電圧を印加して蛍光ランプ１ａを点灯させれば、上述のようにアークの振動が抑制されるから点灯維持電圧の上昇が抑制されるとともにちらつきが少なくなり、しかも点灯中に再点孤を繰り返さないから立ち消えしにくくなる。
【００４０】
ところで、点灯装置２からの騒音の発生を防止するために、電源装置２ｂの出力周波数は可聴周波数よりも高く設定するのが望ましく、２０ｋＨｚ以上に設定するのが望ましい。このように、２０ｋＨｚ以上の点灯周波数に設定する場合には、高周波点灯用の蛍光ランプ１ａを用いるのが効率の上で望ましい。つまり、高周波点灯用の蛍光ランプ１ａは高周波点灯において高効率となるように設計されているものであり、点灯周波数が２０ｋＨｚ以上となる場合にはこの種の蛍光ランプ１ａを用いることにより効率が一層高くなる。
【００４１】
点灯装置２は、点灯周波数が４００Ｈｚ程度であれば上述のように出力周波数が４００Ｈｚ程度である電源装置２ｂと、銅鉄型の安定器２ａとにより構成することができるが、点灯周波数が２０ｋＨｚ以上となるときは、電源装置２ｂには直流電圧（交流電圧を整流した脈流電圧を含む）を出力するものを用い、安定器２ａとして電子式（インバータ式）のものを用いる。
【００４２】
なお、本例においても蛍光ランプ１ａに作用する磁界強度が大きくなればローレンツ力が大きくなることによってアークの振幅が目立つようになり、アークが変形することによってランプ電圧が上昇することになる。また、アークが水平になるように蛍光ランプ１ａを配置している場合にはアークに浮力が作用して中央部が上方向に曲がることになる。このように磁場の大きさやアークに作用する浮力によってアークが変形するとはいうものの、上述の構成を採用することによって、磁束密度が１０００Ｇ以上となる磁場中でも蛍光ランプ１ａを安定に点灯させることができる。
【００４３】
以下に蛍光ランプ１ａの点灯条件を変えたときの動作特性を示す。ただし、以下の説明では図１に示した構成例と同様に、点灯装置２は磁場の影響のない場所に配置してあり、光束は蛍光ランプ１ａに対向配置した照度計により測定し、ランプ電圧、ランプ電流は磁場の影響のない場所で測定している。また、ランプ電力はランプ電圧とランプ電流との積として求めている。
【００４４】
図２は３６Ｗのツイン蛍光ランプ（品番：ＦＰＬ３６Ｘ）を５０Ｈｚで点灯させた場合（安定器は銅鉄型、電源装置を用いず商用電源から給電）を示し、（ａ）は磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示し（実線がランプ電力比、破線が光束比を示す。以下の図でも同様）、同図（ｂ）は磁束密度とランプ電圧比との関係を示している。この条件では、４２２Ｇまではアークに異常が認められず、５５５Ｇではちらつきが発生し、７１３Ｇでは立ち消えした。また、５４４Ｇでは始動するが、７８８Ｇでは始動しなかった。図２（ａ）によれば、磁束密度が４００Ｇを越えるとランプ電力比や光束比が減少し始めることがわかる。また、図２（ｂ）によれば３５０Ｇ程度でランプ電圧が３０％程度上昇することがわかる。したがって、５０Ｈｚでの点灯では４００Ｇ程度が使用限度になる。
【００４５】
図３は同蛍光ランプを４０ｋＨｚで点灯させた場合の磁束密度と入力電力比および光束比との関係を示している。ここに、入力電力比は点灯装置２の入力電力に関するものであるがランプ電力比とほぼ一致する。しかして、図３より明らかなように、ランプ電力は磁束密度の増加とともに増加するが、点灯装置２にランプ電力の１５０％の上昇を許容するものを用いれば２０００Ｇ以上でも使用可能であると言える。
【００４６】
さらに、蛍光ランプ１ａとしてラピッドスタート式の直管型のもの（品番：ＦＬＲ４０ＳＷ／Ｍ−Ｘ・３６）を用い、４００Ｈｚで点灯させたときには、１３２７Ｇまでアークに異常はなく、２４３０Ｇにおいて立ち消えが生じた。ただし、７２８Ｇまでは光束に増加が見られたが、１３２７Ｇでは光束が減少した。蛍光ランプ１ａとして高周波点灯用のもの（品番：ＦＨＦ３２ＥＸ−Ｎ）を用いるとともに、４０ｋＨｚで点灯させた場合は１８１７Ｇまでアークに異常は認められなかった。また、１８１７Ｇでもランプ電力の増加は４０％程度であった。
【００４７】
以上の測定結果により、４００Ｈｚ以上の交番電圧を蛍光ランプ１ａに印加すれば、蛍光ランプ１ａの種類にかかわらず１０００Ｇ以上の磁場内で安定的に点灯させることができ、商用電源（５０Ｈｚ）で点灯させる場合に比較して磁場内での点灯特性が向上することが確認された。
次に、高圧放電ランプ（ＨＩＤランプ）を磁場中に配置する例を説明する。この構成は上述の構成例における蛍光ランプ１ａをＨＩＤランプに置き換えたものになる。電源装置２ｂには出力周波数が４００Ｈｚ以上で出力電圧が交番するものを用いている。この構成でも蛍光ランプ１ｂの場合と類似した傾向が得られ、低周波（たとえば５０Ｈｚ）で点灯させる場合に比較すると磁場中での立ち消えやちらつきが低減する。ただし、後述するように、蛍光ランプ１ａでは磁束密度が１０００Ｇ以上の磁場中でも安定に点灯させることが可能であったのに対して、通常のＨＩＤランプでは２００Ｇ程度（仕様によっては磁束密度のさらに高い磁場中でも使用できるものもある）が使用限界になっている。また、蛍光ランプ１ｂでは２０ｋＨｚ以上の周波数で点灯可能であったが、ＨＩＤランプでは数ｋＨｚ〜百数十ｋＨｚの周波数領域で音響共鳴現象が生じることが知られており、この現象が生じると立ち消えしたり発光管が爆発したりするおそれがあるから、点灯装置２の出力周波数は音響共鳴現象が生じる周波数（音響共鳴周波数という）よりも低く設定してある。
【００４８】
以下にＨＩＤランプの点灯条件を変えたときの動作特性を示す。また、蛍光ランプ１ａと同様に、点灯装置２は磁場の影響のない場所に配置してあり、光束はＨＩＤランプに対向配置した照度計により測定し、ランプ電圧、ランプ電流は磁場の影響のない場所で測定している。また、ランプ電力はランプ電圧とランプ電流との積として求めている。なお、蛍光ランプ１ａではランプ電圧が５０％程度上昇しても使用可能であるが、ＨＩＤランプではランプ電圧は２０％程度上昇すれば使用限界となる。
【００４９】
図４は３６０Ｗの高圧ナトリウムランプ（品番：ＮＨ３６０Ｌ）をアークが垂直方向に形成されるように配置し、５０Ｈｚで点灯させた場合（安定器は銅鉄型、電源装置を用いず商用電源から給電）を示し、（ａ）は磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示し、同図（ｂ）は磁束密度とランプ電圧比との関係を示している。この条件では、２０Ｇまではアークに異常が認められず、３４．４Ｇではちらつきが発生し、１６４．４Ｇでは立ち消えした。図４（ａ）によれば、磁束密度が１２０Ｇを越えるとランプ電力比が大きく減少し、４０Ｇを越えると光束比が大きく減少することがわかる。また、図４（ｂ）によれば１２０Ｇを越えるとランプ電圧が大きく上昇することがわかる。したがって、５０Ｈｚでの点灯では４０Ｇ程度が使用限度になる。
【００５０】
図５は同ランプをアークが水平方向に形成されるように配置し、５０Ｈｚで点灯させた場合を示している。この条件では２４．４Ｇにおいて若干のちらつきが発生し、１６６．７Ｇにおいて立ち消えしている。また、３１５．６Ｇでは始動できなかった。ランプ電力比、光束比、ランプ電圧はアークを垂直方向に形成した場合と同様の傾向を示している。
図６は４００Ｗのメタルハライドランプ（品番：Ｍ４００Ｌ／ＢＵ−５Ｃ）を垂直方向にアークが形成されるように配置した場合、図７は同ランプを水平方向にアークが形成されるように配置した場合を示し、点灯周波数は５０Ｈｚに設定している。両者ともに３５．６Ｇまではアークに異常が認められず、垂直配置では１２２．２Ｇで立ち消えし、水平配置では１７４．４Ｇで立ち消えした。つまり、図６、図７によれば、メタルハライドランプを商用電源（５０Ｈｚ）での点灯では７０Ｇ程度が使用上限となる。
【００５１】
１５０Ｗの小型高演色型メタルハライドランプ（品番：ＨＱＩ−ＴＳ１５０Ｗ／ＮＤＬ）を５０Ｈｚで点灯させた場合には、図８のような結果が得られた。この場合、３１．１Ｇまではアークに異常がなく１０２．２Ｇでは立ち消えした。図８によれば、このランプも７０Ｇ程度が使用上限となることがわかる。
図９には２５０Ｗのショートアークメタルハライドランプ（電極間距離の短いメタルハライドランプ）を１２０Ｈｚで点灯させた場合の動作特性を示す。点灯波形は交番する矩形波状とした。ここに、電源装置２ｂには直流電源を用い安定器２ａには電子安定器を用いている。この場合、１４３．３Ｇまではアークに異常がなく、１６０Ｇではアークに揺れが生じはじめた。また、５６６．７Ｇでは立ち消えした。図９により明らかなように、３８０Ｇ程度までは使用可能であることがわかる。これは、点灯周波数を商用電源よりも高く設定し、かつアークが他のメタルハライドランプよりも短いことに起因していると考えられる。
【００５２】
上述のＨＩＤランプのほか、１００Ｗのメタルハライドランプ（品番：Ｍ１００Ｌ／ＢＵ）、１００Ｗのバラストレス水銀灯（品番：ＢＨ２００−２２０Ｖ−１００Ｗ−Ｃ）、１００Ｗの透明形水銀灯（品番：Ｈ１００）について、それぞれ５０Ｈｚと４００Ｈｚとにおける動作状態を確認した。その結果、５０Ｈｚではそれぞれ異常なく点灯できたのは６４Ｇ、０Ｇ、０Ｇであり、８２Ｇ、６４Ｇ、６４Ｇでアークが膨らんだり、電極スポットが不安定になったりした。また、それぞれ２７３Ｇ、２２９Ｇ、２２９Ｇで立ち消えした。これに対して、４００Ｈｚで点灯させた場合には、それぞれ８２Ｇ、１９２Ｇ、８２Ｇまで異常がなく、１９２Ｇ、２７３Ｇ、１９２Ｇでアークに曲がりや揺れが生じ、それぞれ７９６Ｇ、２０９３Ｇ、４８７Ｇで立ち消えした。
【００５３】
以上の結果から、磁場内では少なくとも５０Ｈｚで点灯させる場合よりも４００Ｈｚで点灯させるほうが安定的に点灯し、また５０Ｈｚでは７０Ｇ程度が使用上限となっていたのに対して、４００ＨｚではほとんどのＨＩＤランプで使用上限が２００Ｇ程度になっている。とくに、バラストレス水銀灯では３００Ｇ程度まで使用可能であることが確認された。
【００５４】
上述したように、商用電源によって放電ランプを点灯させた場合にアークがゆらぐことが問題であったから、点灯装置２の電源装置２ｂとして直流電圧を出力するものを用いることができる。直流電圧を放電ランプに印加すれば、磁場の向きが変化しない限りは、アークは変形しても時間経過に伴って移動することがないから、磁場中で点灯させてもちらつきや立ち消えは生じることない。
【００５５】
ただし、放電ランプを直流で点灯させた場合には、放電ランプの中の水銀などが偏在することになり光出力に偏りが生じる。このような現象はカタホリシスと呼ばれており回避しなければならない。また、放電ランプを直流点灯させると一方の電極からのみ電子が放出されるから電子を放出する電極のみが消耗することになり寿命が短くなる。この問題を回避するために直流点灯用の放電ランプを用いることが考えられるが、特殊品になるから高価であるとともに入手しにくく保守などにおいて不都合が生じる。
【００５６】
そこで、通常の放電ランプを用いながらもカタホリシスを回避し、短寿命化を回避するために、ある程度の時間ごとに極性を反転させるのが望ましい。つまり１分ないし１時間ごとに極性を反転させることによって、直流点灯での問題を回避することができ、交流点灯用の通常の放電ランプを用いることができるのである。ランプ電圧の極性を反転させる周期を１分以下とすればランプ電圧の極性反転時における光出力の変動が知覚されやすくなり、また１時間以上ではカタホリシスが進行して不都合である。１分から１時間の間でどの程度の時間に設定するかは、放電ランプの形状、カタホリシスの進行速度、周囲温度などによって決定される。
【００５７】
上述した各構成例では磁場の向きや大きさが一定である定常磁場を想定しているが、先の２例の構成は、向きや大きさが時間の経過に伴って変化するような磁場であっても、磁場の変化が点灯装置２の出力電圧に同期していない限りは上記構成を採用することができる。たとえば、核融合の研究に際して用いる超伝導コイルにより形成される磁場のように時間経過に伴って向きや大きさが変化するような磁場中においても上述の各例を採用することによって、ランプを安定に点灯させることが可能である。ただし、ランプの種類や仕様によって使用可能な磁束密度の上限値が異なるから、配置場所の磁束密度に応じてランプの種類や仕様を選択することが必要である。
【００５８】
次に、白熱電球を磁場中に配置した例を説明する。図１０に示すように、磁気発生源Ｘにより磁場が形成される空間内に白熱電球１ｂを配置してある。点灯装置２は、商用電源、あるいは商用電源電圧を降圧ないし昇圧するトランス、または周波数や電圧を変換する電子式トランス（インバータやチョッパ回路などからなる）であって、磁場の影響を受けない場所に配置される。この点灯装置２は交番電圧を出力する。ここで、点灯装置２を磁場の影響を受けない場所に配置しているのは、点灯装置２を構成する部品の動作が磁場により影響されるのを防止するためである。とくに、点灯装置２がトランスのような電磁装置を含む場合には磁場の影響を受けやすいから点灯装置２は磁場の影響を受けない場所に配置する必要がある。
【００５９】
上述のように白熱電球１ｂに交番電圧を印加するとフィラメントに作用するローレンツ力の大きさや向きが時間とともに変化するが、フィラメントはアークに比較すると変形しにくいから、比較的大きなローレンツ力が作用しても振動は生じない。つまり、白熱電球１ｂでは点灯装置２を用いずに商用電源で点灯させた場合でも４００Ｇ程度まではフィラメントの振動は寿命にほとんど影響しない程度であり、フィラメントを耐震強化した耐震電球では１０００Ｇ程度までなら使用可能であることが確認されている。また、磁場が変動しない環境であれば、直流電圧を印加して点灯させてもフィラメントが偏るだけでありとくに問題は生じない。また、点灯装置２として４００Ｈｚ以上の交番電圧を出力するものを用いれば、フィラメントはローレンツ力の変化に一層追随しにくくなり、さらに磁界強度の大きい磁場中でもフィラメントの振動を防止することができる。また、フィラメントはアークに比較すると質量が十分に大きいから、点灯周波数が同じであれば放電ランプに比較して磁束密度のより大きい磁場中でもフィラメントの振動なく使用可能である。ただし、フィラメントには材質や形状により決まる固有振動数があるから、点灯周波数を固有振動数に一致させないようにすることが必要である。さらに、白熱電球１ｂに直流電圧を印加した場合には、磁場の向きや大きさに応じてフィラメントが変形するが、塑性変形の生じない程度であれば使用しても差し支えない。つまり、白熱電球１ｂは直流点灯も可能である。
【００６０】
以下に白熱電球１ｂの点灯条件を変えたときの動作特性を示す。ただし、以下の説明では図１０に示した構成例と同様に、点灯装置２は磁場の影響のない場所に配置してあり、光束は白熱電球１ｂに対向配置した照度計により測定し、ランプ電圧、ランプ電流は磁場の影響のない場所で測定している。また、ランプ電力はランプ電圧とランプ電流との積として求めている。
【００６１】
図１１は５００Ｗのミニハロゲン電球（品番：ＪＤ１１０Ｖ）を５０Ｈｚで点灯させた場合の磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示している。この条件では、２０４Ｇまではフィラメントに異常が認められず、２５３Ｇではフィラメントに微振動が生じた。また、５３３Ｇ以上ではフィラメントの振動が大きくなった。ランプ電力比および光束比にはほとんど変動が見られなかった（±３％以内）。つまり、４５０Ｇ程度まで使用可能であった。
【００６２】
図１２は２００Ｗのクリア電球（品番：Ｌ １１０Ｖ ２００Ｗ）を５０Ｈｚで点灯させた場合の磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示し、この場合も６５０Ｇまでランプ電力や光束にほとんど変化のないことがわかる。ただし、フィラメントは３３０Ｇまで振動がなく、４０３Ｇになると若干の振動が生じ、７４２Ｇ以上ではフィラメントの振動が大きくなるという結果が得られた。なお、１７６７Ｇにおいてはフィラメントにねじれが生じた。つまり、７００Ｇ程度までは使用可能であった。
【００６３】
一方、図１２と同使用のクリア電球について４００Ｈｚで点灯させた場合（インバータを用いた）、１０１５Ｇにおいてフィラメントに微振動が生じる程度であった。すなわち、４００Ｈｚ以上の点灯周波数ではフィラメントの振動を改善する効果が確認された。
また、フィラメントを耐震強化した耐震電球（品番：ＲＣ１１０Ｖ−２００Ｗ・Ｃ）では、５０Ｈｚにおいて１８３１Ｇでフィラメントに微振動が生じていたのに対して、４００Ｈｚで点灯させることにより２０００Ｇ以上でもフィラメンに振動の生じないことが確認された。
【００６４】
これらの測定結果により、白熱電球１ｂは商用電源で点灯させても４００Ｇ程度までは問題なく使用できることが確認された。また、白熱電球１ｂを用いる場合も５０Ｈｚで点灯させるよりも４００Ｈｚ以上で点灯させたほうがフィラメントに振動の生じにくいことが確認できた。ところで、点灯装置についてはランプに磁場が作用することによる間接的影響と、点灯装置を構成する部品への磁場の影響による直接的影響とがある。つまり、点灯装置の負荷が放電ランプである場合には、放電ランプに磁場が作用してアークが変形したときにランプ電圧の上昇によって点灯装置から放電ランプへの出力電力が増加し、これに伴って点灯装置への入力電力も増加する。このように、放電ランプを磁場中で点灯させることにより、点灯装置に対して間接的な影響が生じる。一方、点灯装置では、銅鉄型の安定器を用いたり、電子式の安定器であってもトランスやチョークコイルを用いたり、あるいはまた、定格電圧の低い（たとえば、２４Ｖ）の白熱電球を点灯させるために降圧用のトランスを用いたりすることがある。このように鉄芯にコイルを巻装した電磁部品を点灯装置に用いている場合には、電磁部品を磁場中に配置することによって内部磁束に偏りが生じたり磁束密度に変化が生じたりすることがある。つまり、点灯装置を構成する電磁部品への直接的な影響が生じる。以下では、点灯装置への磁場の間接的影響と直接的影響とを回避する構成例を説明する。
【００６５】
以下に説明する構成例は、点灯装置への磁場による間接的影響を軽減ないし除去する構成であって、点灯装置の負荷が放電ランプである場合について例示する。本例の特徴点は、点灯装置を出力電力が調節可能となるように構成している点である。この種の点灯装置は、調光点灯装置として知られているものであり、放電ランプへの供給電力を調節することによって放電ランプの光出力を調節することができるように構成されている。ここに、先の構成例と同様に、放電ランプは蛍光ランプのような低圧放電ランプを用い、点灯装置にはインバータ式のものを用いている。また、放電ランプの点灯周波数は２０ｋＨｚ以上に設定されている。したがって、点灯装置を構成するスイッチング素子のオンデューティやスイッチング周波数を変化させることによって放電ランプへの供給電力を調節するように構成される。つまり、スイッチング素子を制御部からの制御信号によってスイッチングする他励制御式の高周波点灯装置を構成し、調光を指示する外部信号を制御部に与えることにより、点灯装置の出力を制御するのである。
【００６６】
しかして、磁気発生源から磁場が生じているときには磁場が生じていないときよりも放電ランプへの供給電力を低減させる方向に点灯装置を調節すると、磁場の影響による供給電力の増加を抑制することができる。ここに、磁場中では放電ランプへの供給電力の増加によって放電ランプの光出力が増加するから、上述のように磁場中で放電ランプを点灯させるときに放電ランプへの供給電力を低減させる方向に点灯装置の出力電力を調節すれば、光出力はあまり低減させずに点灯装置のストレスを低減させることができる。つまり、点灯装置の出力電力を低減させる方向に調節することによって放電ランプへの供給電力の増加傾向と相殺されることになり、光出力の変化を抑制することがができる。また、点灯装置として他励式のインバータを用いていることにより、スイッチング素子のオンデューティやスイッチング周波数を容易に調節することができる。
【００６７】
本例では点灯装置の出力電力を調節可能とすることによって、磁場が変化しても放電ランプの光出力の変動が少なくなるように調節することが可能であるが、所定の大きさの磁場中で所定の光出力が得られるだけでよい場合（つまり、磁場のない状態では光出力が小さくてもよい場合）には、特別な磁場の生じていない通常環境での点灯時に定格電力よりも小さい電力を放電ランプに与えるように点灯装置を構成してもよい。つまり、点灯装置の出力電力を定格出力よりも小さく設定しておくのである。このように設定しておけば、磁場中で放電ランプを点灯させたときに点灯装置の出力電力は増加するが、磁場中での出力電力が上限値を越えないような設定にしておけば、過負荷になることは防止することができる。本例の構成は低圧放電ランプだけではなく高圧放電ランプでも適用可能である。
【００６８】
（実施形態１）
上述した構成例では点灯装置として調光可能なものを用いていることによって、周囲の磁場の影響によって点灯装置にストレスがかからないように点灯装置の出力電力を調節することが可能ではあるが、たとえば磁気発生源への入力電力などに連動させて調光しなければ、磁場の影響に応じて点灯装置の出力電力を調節することができない。つまり、磁場発生源とともに放電ランプや点灯装置を設置する場合には適用できるが、すでに磁場発生源が設置されている場所に放電ランプや点灯装置を設置する場合や、磁場発生源とともに放電ランプを設置するときでも磁場発生源の特性の予測が難しいような場合には上述の構成をそのまま適用するのが難しい。
【００６９】
本実施形態では、磁場中では磁界強度に応じてランプ電圧が上昇するという特性を利用してランプ電圧を直接的ないし間接的に測定することにより周囲磁界の磁界強度を検出し、検出した磁界強度に応じて点灯装置の出力を制御する構成を採用する。すなわち、図１３に示すように、放電ランプ１ｃの両端電圧（ランプ電圧）を検出する電圧検出部３ａおよび放電ランプ１ｃへの供給電流（ランプ電流）を検出する電流検出部３ｂとを設けるとともに、電力検出部４では電圧検出部３ａと電流検出部３ｂとにより求めたランプ電圧とランプ電流との積をランプ電力として求め、他励制御形のインバータ回路よりなる点灯装置２の制御部２ｃに外部信号（調光信号）として与えるようになっている。制御部２ｃは電力検出部４からの外部信号に基づいて出力を制御し、電力検出部４で求めたランプ電力をほぼ一定に保つように制御する。ここにおいて、電源装置は商用電源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジよりなる整流器ＲＥおよび整流器ＲＥの出力電圧を平滑化する直流電源部ＤＣとからなる。直流電源部ＤＣは、平滑コンデンサ、あるいはチョッパ回路（アクティブフィルタ回路）により構成され、整流器ＲＥの出力電圧は必要に応じて昇圧ないし降圧される。
【００７０】
上述のように、放電ランプ１ｃへの磁場の影響をランプ電力により検出し、そのランプ電力をほぼ一定に保つように点灯装置２の出力を制御することによって、放電ランプ１ｃへのストレスが軽減され、また点灯装置２にも磁場の影響によるストレスがほとんど生じないのである。また、磁界強度が変動すれば電力検出部４の出力に反映されるから、磁界強度の変化に応じて点灯装置２の出力が自動的に調整されることになり、向きや大きさの変動するような磁場内でも容易に使用することができる。ここにおいて、放電ランプ１ｃを点灯させるのであるから、上述した構成例と同様に点灯周波数は２０ｋＨｚ以上に設定しておくのが望ましい。また、放電ランプ１ｃとしてはＨＩＤランプも使用可能であるが、磁界強度が大きい環境では蛍光ランプのほうが磁場の影響を受けにくく、また調光制御も容易であるから蛍光ランプを用いるのが望ましい。
【００７１】
（実施形態２）
実施形態１においては、磁場の影響をランプ電力により検出し、点灯装置２の出力電力をほぼ一定に保つように制御しているが、本実施形態では点灯装置２の入力電力をほぼ一定に保つように制御している点で実施形態１と相違する。すなわち、図１４に示すように、点灯装置２は実施形態１と同様に、商用電源ＡＣを整流する整流器ＲＥと、整流器ＲＥの出力を平滑化する直流電源部ＤＣとからなる電源装置およびインバータ回路よりなる点灯装置２を備え、点灯装置２は外部信号により出力を制御する制御部２ｃを備える。ここで、入力電力は点灯装置２への入力電力と等価であり、直流電源部ＤＣの出力電圧はほぼ一定であるから、直流電源部ＤＣと点灯装置２との間に電流検出用の抵抗Ｒｓを挿入し、電力検出部４では抵抗Ｒｓの両端電圧に基づいて点灯装置２への入力電流を検出するとともに直流電源部ＤＣの出力電圧と上記入力電流との積を求めれば、点灯装置２への入力電力に相当する電力を求めることができる。このようにして電力検出部４において求めた入力電力に対応する信号を外部信号として点灯装置２の制御部２ｃに与え、制御部２ｃでは電力検出部４から与えられた入力電力をほぼ一定に保つように出力を制御するのである。つまり、点灯装置２の出力を制御すれば放電ランプ１ｃへの供給電力が変化し、結果的に点灯装置２に流入する電流も変化するから、点灯装置２への入力電力をほぼ一定に保つようにすれば、点灯装置２の入力電力が過大になることがなく、放電ランプ１ｃを磁場中に配置したときのランプ電力の増加に伴う点灯装置２のストレスの増加が抑制されるのである。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００７２】
（実施形態３）
本実施形態は、図１５に示すように、放電ランプ１ｃの周囲の磁場を検出する磁気センサ５を設け、磁気センサ５の出力に応じて点灯装置２の出力を制御する構成を採用してある。つまり、実施形態１、２では放電ランプ１ｃのランプ電力を直接的ないし間接的に求め、ランプ電力によって磁界強度を間接的に検出していたが、本実施形態では磁気センサ５を用いることによって磁界強度を直接的に検出している。磁気センサ５としてはホール素子やホールＩＣが用いられる。ここに、点灯装置２には２０ｋＨｚ以上の高周波を出力し、制御部２ｃに外部信号（調光信号）を入力することによって出力を制御することができるものを用いている。
【００７３】
ところで、上述したように、点灯装置２は放電ランプ１の周囲の磁界強度が大きくなると出力電力が大きくなるから、磁気センサ５で検出された磁界強度が大きいほど点灯装置２の出力電力を抑制する方向に調節する必要がある。つまり、磁界強度にかかわらず点灯装置２の出力電力を一定に保つか、磁界強度が大きいほど点灯装置２の出力電力を小さくするように制御することが必要である。
【００７４】
そこで、磁気センサ５の出力値と点灯装置２の出力電力（調光量）とを対応付けたテーブルを備える信号変換部６として設け、磁気センサ５の出力を信号変換部６に入力することにより磁界強度に応じた調光信号を生成し、この調光信号により点灯装置２を制御する。点灯装置２の出力電力の調節には、連続的に制御する場合と段階的に制御する場合とがあり、連続的に制御する場合には連続調光の可能な点灯装置２を用い、段階的に制御する場合には段調光の可能な点灯装置２を用いる。信号変換部６に設けたテーブルの設定値は、あらかじめ実験的に設定されるのであって、上述した各実施形態のように照明装置の構成に応じて設定される。ここにおいて、点灯装置２へのストレスを軽減するために点灯装置２の出力電力を調節する構成は、放電ランプ１ｃにかぎらず白熱電球１ｂを点灯させる場合に採用してもよい。
【００７５】
（実施形態４）
実施形態３においては、磁気センサ５により検出した磁界強度に基づいて信号変換部６により調光信号を生成して点灯装置２の出力電力を連続的ないし多段階に調節しているが、本実施形態では、磁気センサ５により検出した磁界強度が所定値に達すると点灯装置２の出力電力を低減させるように切り換える。
【００７６】
すなわち、図１６に示すように、点灯装置２から放電ランプ１ｃへの給電経路に挿入される限流要素のインピーダンスを２段階に切り換えるのであって、ここでは２個のインダクタＬ1 ，Ｌ2 を直列接続し、一方のインダクタＬ2 にスイッチ要素ＳＷを並列接続してある。また、磁気センサ５の出力は比較部７に入力され、あらかじめ設定された閾値と比較される。ここで、磁気センサ５の出力が閾値を越えていると磁界強度が所定値以上になったと判断しスイッチ要素ＳＷをオフにする。このように、磁界強度が大きくなると限流要素のインピーダンスを大きくするから、放電ランプ１ｃへの供給電力を低減することができる。この構成では、インダクタＬ1 ，Ｌ2 およびスイッチ要素ＳＷが点灯装置２の制御部２ｃとして機能し、比較部７から調光信号が出力されることになる。インダクタＬ1 ，Ｌ2 のインダクタンスは、放電ランプ１ｃや点灯装置２の仕様により実験的に決定される。
【００７７】
（実施形態５）
上述したように、放電ランプが磁場中に配置されたときに磁場が存在しない場合よりもランプ電圧が上昇する。そこで、点灯装置を保護するには、実施形態１〜４のように点灯装置の入力電力や出力電力を調節することが考えられるが調節範囲を逸脱すると点灯装置が過負荷になって破壊されることがある。たとえば、放電ランプを点灯装置の負荷とするときに寿命末期では電極の消耗によって半波放電（エミレス）状態になるから、点灯装置への負荷が異常に大きくなる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、図１７に示すように、電圧検出部３ａで検出したランプ電圧（ランプ電力でもよい）に基づいて点灯回路２の出力を停止させる異常検出回路８を設けている。異常検出回路８では電圧検出部３ａで検出したランプ電圧があらかじめ設定されている基準レベルを越えると、点灯装置２の出力を停止させて点灯装置２を保護するようにしてある。この構成によって、放電ランプ１ｃの寿命末期におけるランプ電圧の異常上昇に対する点灯装置２の保護がなされる。つまり、異常検出回路８は異常を検出すると異常信号を出力し、この異常信号によって点灯装置２の出力を停止させるのである。
【００７９】
点灯装置２を保護する構成としては、点灯装置２を停止させるほか、点灯装置２が破壊されない程度まで出力電力を低減させる構成や、異常検知時に点灯装置２から間欠的に出力を発生させることによって放電ランプ１ｃを視認できる程度の周期で間欠点灯させる構成を採用することができる。ここに、異常信号によって点灯装置２の出力を制御する構成は、制御部２ｃとは別に設けても、また制御部２ｃと兼用してもよい。また、図１７の例では点灯装置２の出力に基づいて異常を検出しているが、点灯装置２への入力に基づいて異常を検出してもよい。
【００８０】
ところで、上述のように放電ランプ１ｃの寿命末期の動作に対する点灯装置２の保護を行なうと、放電ランプ１ｃが正常であっても磁場中で点灯させる際のランプ電圧の上昇によって異常検出回路８が作動する場合がある。そこで、本実施形態では磁気センサ５を設けてあり、放電ランプ１ｃの周囲に形成される磁場の磁界強度を検出する磁気センサ５を設け、磁界強度に応じたランプ電圧の上昇分を異常検出回路８の閾値に加算することによって、磁場の影響によるランプ電圧の上昇では異常検出回路８が応答しないようにしてある。要するに、異常検出回路８の閾値を磁気センサ５で検出した磁界強度に応じて変化させるのである。
【００８１】
上記構成によって、磁界強度の異なる環境に放電ランプ１ｃを配置しても、異常検出回路８の閾値が自動的に補正され、異常検出回路８の閾値を人手によって調節することなく誤動作を防止することができる。
（実施形態６）
実施形態５ではランプ電圧の上昇を検出することによって放電ランプ１ｃの寿命末期を検出しているが、上述したように磁場中に放電ランプ１ｃが配置されているときにはランプ電圧が上昇するから、放電ランプ１ｃが磁場中に配置されているときに放電ランプ１ｃの周囲の磁界強度を検出することも可能である。つまり、放電ランプ１ｃのランプ電圧が上昇すれば通常環境よりも磁界強度が大きくなったとみなすことができるから、半波放電状態などの異常を示すランプ電圧よりも低い範囲であれば、ランプ電圧を磁界強度の検出に用いることが可能である。
【００８２】
そこで、本実施形態では、図１８に示すように、異常検出回路８の出力により点灯装置２の制御部２ｃに調光信号を与えている。異常検出回路８は、放電ランプ１ｃの異常状態におけるランプ電圧に対する基準レベルに達すると実施形態５と同様に点灯装置２の動作を停止（ないし出力低減、間欠動作）させるのであるが、ランプ電圧が基準レベルに達するまでは制御部２ｃに対して調光信号を与えるように機能する。要するに、ランプ電圧が基準レベルに達するまではランプ電圧が通常環境よりも高くなると異常検出回路８の出力に応じて点灯装置２の出力を抑制する方向に制御するのである。この構成を採用することによって、異常検出回路８は点灯装置２の出力電力を通常環境での出力電力以下にする機能を兼ね備えることになる。他の構成については、実施形態５と同様である。
【００８３】
（実施形態７）
本実施形態は、点灯装置２への磁場の直接的な影響を抑制ないし除去しようとするものであり、上述したように、点灯装置２にはチョークコイル、トランスなどの電磁部品が設けられており、これらの電磁部品が磁場中に配置されていると磁場により動作に影響を受けることになる。点灯装置２を磁場中に配置することが必要になるのは、主に次の２つの場合である。すなわち、点灯装置２の出力周波数が高くなると点灯装置２と放電ランプ１ｃとの間を接続する線路での損失が大きくなり外部への輻射が生じることがあるから、線路長を短くするために放電ランプ１ｃと点灯装置２とを近い距離に配置する場合と、照明器具として放電ランプ１ｃと点灯装置２とを一つの器具本体に組み込む場合とである。
【００８４】
点灯装置２が磁場中に配置される場合、銅鉄型の安定器を用いているものとすれば、安定器内での磁束に偏りが生じたり磁界強度が変化したりすることになる。このような現象は安定器の向きを変えることによって印加される磁場の向きを変えても大差なく生じる。また、電子式の安定器であっても回路部品としてトランスやチョークコイルが存在しているから磁気的特性が変化して動作に影響が生じる。
【００８５】
ここに、点灯装置２への磁場の影響を確認するために、ランプを磁場外に配置し点灯装置２のみを磁場中に配置した場合の動作例を示す。図１９は３６Ｗのツイン蛍光ランプ（品番：ＦＰＬ３６）を銅鉄型の安定器を備える点灯装置２で点灯させた場合の動作特性であって、同図（ａ）は磁束密度とランプ電力比および光束比との関係（実線がランプ電力比、破線が光束比）、同図（ｂ）は磁束密度とランプ電圧比との関係を示している。この条件では、１４７８Ｇまでは異常なく点灯させることができたが、１５００Ｇでは立ち消えが生じた。また、ランプ電力比、光束比、ランプ電圧比が１５００Ｇ付近で急激に変化した。
【００８６】
図２０は同蛍光ランプを点灯周波数が４０ｋＨｚである電子式の安定器を用いた点灯装置２によって点灯させた場合の磁束密度と入力電力比（実線）および光束比（破線）との関係を示している。この条件では１４７８Ｇまで異常なく点灯したが、１６６７Ｇでは立ち消えした。また、入力電力比および光束比は１５００Ｇ付近で急激に変化した。
【００８７】
このように蛍光ランプでは点灯装置２が磁場中に配置されていると銅鉄式か電子式かにかかわらず磁場の影響を受けることがわかる。ここで、図１９、図２０においてはランプは磁場外に配置しているのであるから、点灯装置２そのものが磁場の影響を受けていることがわかる。つまり、蛍光ランプではなくＨＩＤランプであっても同様の傾向が見られるのである。
【００８８】
また、白熱電球の場合には安定器は不要であるが、電圧変換のために銅鉄式のトランスや電子式のトランスを用いることがある。図２１に銅鉄式、図２２に電子式の場合について、それぞれ磁束密度と出力電力比との関係を示す。このように、磁界強度が大きくなると出力電力が増加することがわかる。
そこで、点灯装置２を磁場中に配置する場合には点灯装置２が磁場の影響を受けないようにする必要がある。つまり、図２３に示すように、ステンレスなどの磁性体材料により形成した磁気シールド９を用いて点灯装置２を囲むことによって点灯装置２に対して磁場の影響が生じないようにする。たとえば、図２４に示すように、鋼板やステンレスなどの磁性体材料により形成されたベースプレート１１ａとカバープレート１１ｂとからなるケース１１に点灯装置２を収納すれば、点灯装置２への磁場の影響を抑制することができる。つまり、ケース１１が磁気シールドとして機能する。
【００８９】
また、点灯装置２において磁場の影響を受けるのは、トランスやチョークコイルのようにコイルを備える電磁部品であるから、図２５に示すように、プリント配線板よりなる回路基板１２に実装した電磁部品１３のみを磁性体材料のケース１１に収納してもよい。ここにおいてケース１１を回路基板１２の接地パターンに接続しておくことによりケース１１を電磁シールドとしても機能させることができる。つまり、点灯装置２が高周波を出力するものである場合には、電磁部品１３から高周波が輻射されるから、ケース１１を電磁シールドとしても用いることによって高周波の輻射を低減することができる。
【００９０】
（実施形態８）
本実施形態は、図２６に示すように、蛍光ランプ１ａと点灯装置２とを器具本体１０に設けた照明器具であって、点灯装置２は器具本体１０の一部に囲まれた形で配置されている。つまり、器具本体１０は蛍光ランプ１ａを保持するソケット１４を備えるとともに、蛍光ランプ１ａからの光を下方に配光する反射板１５を備える。器具本体１０における反射板１５の上方部分は閉塞された空間を形成しており、この閉塞空間の中に点灯装置２が収納されているのである。ここに、器具本体１０は反射板１５を含めて鋼板やステンレスのような磁性体材料により形成され、結果的に点灯装置２は磁性体材料により囲まれることになる。つまり、器具本体１０の一部は点灯装置２を囲む磁気シールドとして機能することになる。
【００９１】
（実施形態９）
本実施形態は、図２７に示すように、図２６に示した実施形態８の構成に加えて器具本体１０を収納するシールド体１６を設けたものである。シールド体１６は鋼板やステンレスのような磁性体材料により形成され、上面が開口した箱状に形成されている。また、シールド体１６の下壁には蛍光ランプ１ａからの光を取り出すための開口窓１７が形成されている。
【００９２】
しかして、磁気シールドとして機能するシールド体１６の中に器具本体１０が収納されることにより、周囲磁束から蛍光ランプ１ａへの周囲磁界の影響が軽減され、点灯装置２だけではなく蛍光ランプ１ａへの磁界の影響も抑制されることになる。つまり、この構成によればシールド体１６を設けていない状態において点灯させることができないような強い磁場内であっても、蛍光ランプ１ａを安定的に点灯させることが可能になる。ここにおいて、ランプとして蛍光ランプ１ａ以外のものを用いることができるのはもちろんのことであって、シールド体１６を用いることによって、使用可能な磁界強度の上限値が引き上げられることになる。
【００９３】
（実施形態１０）
上述の各構成例では、ランプを磁場中に配置して点灯装置を磁場の影響のない場所に別置した構成と、ランプおよび点灯装置を磁場中に配置する構成と、ランプおよび点灯装置を器具本体に設けた照明器具の構成とについて説明した。ところで、室内照明を行なう場合には複数個のランプを配置することが多く、各ランプや点灯装置２の配置場所に応じて磁界強度が異なるのが普通である。また、室内に複数種類のランプを配置することが照明設計として適切な場合もある。たとえば、白熱電球は磁界強度が大きい場所でも使用可能であるが放電ランプに比較すると低効率であり演色性も低いから、必要最小限に設けるのが望ましく、高圧放電ランプは高効率であるが磁場の影響を受けやすいから、磁界強度の小さい場所に設けるのが望ましい。このように、磁界強度の異なる場所に配置されるランプや点灯装置２が多くなると個々の調整に非常に手間がかかることになる。そこで、本実施形態では図２８に示すように、コンピュータを用いた管理装置１９を導入し、管理装置１９によって多数のランプ１および点灯装置２を集中制御する例を示す。
【００９４】
つまり、各ランプ１には周囲磁界を検出する磁気センサ５が隣接して配置され、磁気センサ５の出力は管理装置１９に入力されている。また、管理装置１９は点灯装置２の制御部２ｃへの調光信号を出力することにより点灯装置２の出力電力を調節する。ここに、磁気センサ５の出力はＲＳ２３２Ｃ規格などのインタフェースを用いて管理装置１９に取り込めばよく、点灯装置２の制御にはＧＰＩＢ規格などのインタフェースを用いればよい。
【００９５】
多数のランプ１を制御する場合には、各ランプ１に隣接して設けた磁気センサ５の出力の取込みと点灯装置２への調光信号の出力とを各ランプ１ごとに逐次行なう。このような制御は、管理装置１９にマルチプレクサを設けることによって容易に実現することができる。ここに、図２８のＡはランプ１と点灯装置２と磁気センサ５とのグループを示す。また、磁気センサ５はランプ１に隣接して設けるだけではなく、点灯装置２にも磁気センサ５′を隣接して設ければ点灯装置２への磁場の影響も考慮することができ、さらに、ランプ１の光出力を検出する照度センサ１８を設ければ、ランプ１の光出力の監視により明るさを適正な状態に保つことが可能になる。つまり、照度センサ１８は周囲の磁界強度と調光信号との関係に従って所望の光出力が得られているか否かを検証するために設けられており、管理装置１９は照度の異常を検出するとランプ１を消灯させるなどの適切な処置を行なう。照度センサ１８も必ずしも個々のランプ１に対応付けて設ける必要はないが、個々のランプ１ごとに異常を検出する必要があればランプ１ごとに設けるのが望ましい。
【００９６】
また、点灯装置１は必ずしも１個のランプ１だけを点灯させる必要はなく、複数のランプ１を１台の点灯装置１で点灯させるようにしてもよい。ただし、この場合には１台の点灯装置２に接続したランプ１は周囲磁場の磁界強度がほぼ等しくなるような位置関係であることが要求される。
ところで、磁気センサ５，５′を用いて周囲の磁場に応じて点灯装置２の入力電力や出力電力を制御する場合に、各ランプ１ごとに磁気センサ５，５′を配置していたのでは磁気センサ５，５′の個数が多くなって高コストになる。そこで、磁界強度のほぼ等しい場所に配置されるランプ１では磁気センサ５，５′を共有することが考えられる。
【００９７】
いま説明を簡単にするために、磁気発生源Ｘは図２９のように１つだけ存在し、磁気発生源Ｘの周囲の磁場は同心円状に分布しているものと考える。この場合、磁場は磁気発生源Ｘからの距離に一対一に対応し、たとえば磁気発生源Ｘからの距離に応じて１０００Ｇ、６００Ｇ、２００Ｇの円形の等磁束密度線Ｙが得られる。そこで、この等磁束密度線Ｙに沿ってランプ１（照明器具）を配置すると、各等磁束密度線Ｙの上ではどの場所にランプ１が配置されていてもランプ１への磁場の影響は等しいと考えてよいことになる。すなわち、磁束密度によって区分された各領域内にそれぞれ複数の照明器具Ｙが配置されている場合には、同一の領域内の複数のランプ１への磁場の影響は等しくなる。また、磁気発生源Ｘから発生する磁界強度が変化しても、各等磁束密度線Ｙの間の相対比率は維持されると考えられるから、磁束密度の分布を求めておけば１箇所の磁束密度を知るだけで他の箇所の磁束密度を推定することができる。実際には等磁束密度線Ｙは円形にはならないことが多いが、あらじめ室内の磁束密度の分布を測定して磁束密度が等しくなる箇所を結んで等磁束密度線Ｙを求めておけば、この技術思想を適用することができる。
【００９８】
以上説明したように、複数のランプを設ける場合には、管理装置１９により制御することによって集中管理することが可能になり、しかも、磁束密度の等しい領域ごとに区分してランプ１の種類を選択して配置し、各領域ごとにまとめてランプ１を制御することによって、制御が容易になるとともに比較的少ない構成要素によって低コストで照明を行なうことができるのである。
【００９９】
本実施形態では、ランプ１を等磁束密度線Ｙ上に配置した例を説明したが、ランプのみを等磁束密度線上に配置したり、ランプ１と点灯装置２とを等磁束密度線Ｙの上に配置した場合でも同様の技術思想を適用することができる。
【０１００】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。
【０１１０】
しかも、ランプへの出力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用によるランプ電力の増加がなく磁場の影響によるランプへのストレスが防止されるという利点を有し、結果的にランプの寿命低下が抑制されるという効果を奏する。
【０１１１】
請求項２の発明の構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。しかも、点灯装置への入力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用による点灯装置への入力電力の増加を抑制して点灯装置へのストレスが防止されるという利点を有し、結果的に点灯装置の劣化や破壊が防止され、しかも、点灯装置への入力電力の増加がなければランプへの出力電力の増加もないからランプへのストレスも軽減されるという利点がある。
【０１１２】
請求項３の発明の構成によれば、磁気センサを用いて少なくともランプの周囲磁界を検出し、周囲磁界に応じた電力をランプに供給するとともに、ランプが磁界中に存在するときのランプへの出力電力を、通常環境での出力電力以下としているから、磁場中に配置されたランプのランプ電力を通常環境と等しくするか、通常環境よりも小さくすることになり、結果的に磁場中でのランプ電力の増加を抑制することができるという利点がある。つまり、ランプへのストレスが軽減されるとともに点灯装置へのストレスも軽減されるという効果を奏する。
【０１１３】
請求項４の発明の構成によれば、たとえば寿命末期時などに生じるエミレス状態（半波放電状態）を検出して出力を低減させれば、エミレス状態での過大電流による点灯装置の破壊を防止することができるという利点がある。
【０１１４】
しかも、放電ランプが正常であればランプ電圧が上昇しても基準レベルとの相対差はほとんど変化せず、異常時にのみランプ電圧と基準レベルとのレベル差が生じて異常として検出することが可能になるという利点がある。つまり、ランプ電圧の上昇が磁場の影響による正常なものかランプの寿命末期などの異常なものかを容易に識別することができるという効果を奏する。
【０１１８】
請求項５の発明の構成によれば、磁場中に配置される複数のランプを管理装置により集中管理することができ、しかも管理装置は各ランプの周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置からランプへの出力を制御するのであって、各ランプの周囲磁界は磁界検出手段により検出され、管理装置では検出された磁界に基づいて点灯装置を制御するから、多数のランプが磁場中に配置されている場合でも、各ランプへの出力を適正に制御することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本構成を示すブロック図である。
【図２】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図３】 同上の動作説明図である。
【図４】 基本構成の変形例に対する比較例の動作説明図である。
【図５】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図６】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図７】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図８】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図９】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図１０】 基本構成の他の変形例のブロック図である。
【図１１】 同上の動作説明図である。
【図１２】 同上の動作説明図である。
【図１３】 実施形態１のブロック図である。
【図１４】 実施形態２のブロック図である。
【図１５】 実施形態３のブロック図である。
【図１６】 実施形態４のブロック図である。
【図１７】 実施形態５のブロック図である。
【図１８】 実施形態６のブロック図である。
【図１９】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２０】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２１】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２２】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２３】 実施形態７を示すブロック図である。
【図２４】 実施形態７を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２５】 実施形態７の他例を示す断面図である。
【図２６】 実施形態８を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２７】 実施形態９を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２８】 実施形態１０を示すブロック図である。
【図２９】 実施形態１０におけるランプの配置例を示す図である。
【符号の説明】
１ ランプ
１ａ 蛍光ランプ
１ｂ 白熱電球
１ｃ 放電ランプ
２ 点灯装置
２ａ 安定器
２ｂ 電源装置
２ｃ 制御部
３ａ 電圧検出部
３ｂ 電流検出部
４ 電力検出部
５ 磁気センサ
５′ 磁気センサ
６ 信号変換部
７ 比較部
８ 異常検出回路
９ 磁気シールド
１０ 器具本体
１１ ケース
１１ａ ベースプレート
１１ｂ カバープレート
１２ 回路基板
１３ 電磁部品
１４ ソケット
１５ 反射板
１６ シールド体
１７ 開口窓
１８ 照度センサ
１９ 管理装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界強度の比較的大きい磁場中で使用される高磁場用照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に自然界における磁場は磁束密度が０．１ｍＴ（１Ｇ）以下であるが、実験室や工場内では磁束密度が３０Ｇ以上となる磁場が作用する環境もある。たとえば、核融合の研究に際しては、高温プラズマを閉じ込めて臨界プラズマ条件やLawson条件を満足させる必要があり、高温プラズマを閉じ込める方法としては磁気閉じ込め方式がある。このような磁気閉じ込め方式を実現するには、超伝導コイルを用いて強い磁場を形成することが必要になるから、漏れ磁束によって人間の入ることのできる空間においても磁束密度が３０Ｇ以上となるような高磁場の環境が生じることになる。
【０００３】
上述のような強い磁場の作用する環境下においても人が入る空間であれば周囲状況を確認するためなどに照明を必要とし、一般には電気的光源を用いた照明が行なわれる。つまり、高磁場環境においても電気的光源を安定に点灯させることが要求される。
ところで、自然界に存在する磁場よりも強い磁場中で電気的光源を点灯させているものとしては、特開昭５６−９７９０６号公報、特開昭５６−９７９６４号公報に記載されているように、商用電源周波数のような比較的低周波数の交番電圧が印加されることによって点灯する低圧放電ランプの放電路に沿って磁石を配置するものが知られている。上記公報に記載されている磁石は放電路に交差する方向の静磁場を形成するものであり、上記公報には電離度の高い暗部を固定してちらつきを抑制し、また低温環境での始動特性を改善するなどの効果が記載されている。このような、静磁場による蛍光ランプの特性改善の効果は、「和田成伍他：蛍光ランプへの磁場印加効果とその応用性，照明学会全国大会（昭和６０年），ｐｐ２１５」にも記載されている。
【０００４】
また、高圧放電ランプ内に水平方向に形成されるアークの中央部が放電ランプ内部の対流による浮力で曲がるのを防止するために、浮力を打ち消す向きにローレンツ力が作用するように磁場を形成した構成が記載されている。この磁場はヘルムホルツコイルにより形成され、高圧放電ランプはヘルムホルツコイルの間に配置される。さらに、ヘルムホイツコイルへの通電電流は高圧放電ランプに印加する電圧の極性に同期させて交番されている。この構成では、磁場により生じるローレンツ力が高圧放電ランプの管内部に生じる浮力と釣り合うように、高圧放電ランプの内部の浮力の向きおよび大きさの変化と磁場の向きおよび強さの変化とを対応させることになる。しかして、アークの曲がりを抑制すれば、ランプ電圧の上昇を抑制することができ、管壁の局所的な過熱による破損も防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、交番電圧が印加されることにより点灯している低圧放電ランプに対して放電路に交差する方向に静磁場を作用させる前者の構成では、アークを安定させることができ、ちらつきを少なくすることができる。また、後者の構成では高圧放電ランプに点灯電圧の交番波形に同期した交番磁場を作用させることによって、アークが曲がるのを防止することができる。
【０００６】
しかしながら、これらの構成は磁場を積極的に利用してランプの点灯状態を改善しようとするものであり、上述したような実験室や工場内などの高磁場環境では磁場の強さや向きをランプに適合させるのは難しいから、ランプの点灯状態が不安定になったりランプや点灯装置の寿命に影響するという問題が生じる。とくに、商用電源により放電ランプを点灯させる場合には磁場とアークとの相互作用によってアークに作用するローレンツ力の向きや大きさが時間ともに変化するからアークの移動によってちらつきが生じたり、アークが曲がることによってランプ電圧が上昇したり、管壁の局所的過熱が生じたりすることになる。ランプ電圧が上昇すればランプに給電する点灯装置へのストレスが大きくなって点灯装置が破損しやすくなるなどの問題が生じる。また、白熱電球であってもフィラメントにローレンツ力が作用してフィラメントが振動し、フィラメントにストレスがかかることによって寿命が短くなるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高磁場中においてもランプを安定的に点灯させることができかつ磁場の影響によるストレスのかからない高磁場用照明装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、上記ランプへの磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を制御部に与える電力検出部とを備え、電力検出部はランプへの出力電力を検出し、制御部は電力検出部により検出された出力電力をほぼ一定に保つように出力制御することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。
【００２３】
しかも、ランプへの出力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用によるランプ電力の増加がなく磁場の影響によるランプへのストレスが防止される。つまり、ランプの寿命低下が抑制される。
【００２４】
請求項２の発明は、光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、上記ランプへの磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を制御部に与える電力検出部とを備え、電力検出部は入力電力を検出し、制御部は電力検出部により検出された入力電力をほぼ一定に保つように出力制御することを特徴とする。
この構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。しかも、点灯装置への入力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用による点灯装置への入力電力の増加を抑制して点灯装置へのストレスが防止される。つまり、点灯装置の劣化や破壊が防止され、しかも、点灯装置への入力電力の増加がなければランプへの出力電力の増加もないからランプへのストレスも軽減されることになる。
【００２５】
請求項３の発明は、光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、少なくとも上記ランプの周囲磁界を検出する磁気センサと、磁気センサにより検出した磁界強度が通常環境よりも大きくなると出力電力を通常環境での出力電力以下とする外部信号を制御部に与える外部信号発生部とを備えることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、磁気センサを用いて少なくともランプの周囲磁界を検出し、周囲磁界に応じた電力をランプに供給するのである。ここで、ランプが磁界中に存在するときのランプへの出力電力を、通常環境での出力電力以下としているから、磁場中に配置されたランプのランプ電力を通常環境と等しくするか、通常環境よりも小さくすることになり、結果的に磁場中でのランプ電力の増加を抑制することができる。つまり、ランプへのストレスが軽減されるとともに点灯装置へのストレスも軽減される。
【００２７】
請求項４の発明は、光源としての放電ランプが３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、放電ランプの入力と出力との少なくとも一方の検出値を基準レベルと比較することにより放電ランプの異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段により放電ランプの異常が検出されると放電ランプへの出力電力を低減させる方向に出力制御される点灯装置とを備え、少なくとも放電ランプの周囲磁界を検出する磁気センサと、磁気センサにより検出した磁界強度に基づいて通常環境からのランプ電圧の上昇分を相殺するように基準レベルを設定する基準レベル設定部とを備えることを特徴とする。
【００２８】
この構成では、放電ランプの入力ないし出力を基準レベルと比較し、放電ランプの異常を検出すると放電ランプへの出力電力を低減させる方向に出力制御するのであって、たとえば寿命末期時などに生じるエミレス状態（半波放電状態）を検出して出力を低減させれば、エミレス状態での過大電流による点灯装置の破壊を防止することができる。とくに、磁場中では通常環境よりもランプ電力が増加するから、異常に対する保護機能を持つことによって点灯装置の破壊を防止する機能は必須になる。ここに、放電ランプへの出力電力を低減させるというのは、放電ランプや点灯装置が破壊されない程度に出力電力を小さくすることのほか、放電ランプへの出力の停止や放電ランプへの間欠的な給電を含み、とくに間欠的に給電すれば放電ランプの点滅によって異常を報知する機能も持たせることができる。
【００２９】
しかも、少なくとも放電ランプの周囲磁界を磁気センサにより検出し、磁場の影響によるランプ電圧の上昇分を相殺するように基準レベルを設定しているから、放電ランプが正常であればランプ電圧が上昇しても基準レベルとの相対差はほとんど変化せず、異常時にのみランプ電圧と基準レベルとのレベル差が生じて異常として検出することが可能になる。つまり、ランプ電圧の上昇が磁場の影響による正常なものかランプの寿命末期などの異常なものかを容易に識別することができる。
【００３３】
請求項５の発明は、３０Ｇ以上の磁場内に配置される複数灯のランプと、各ランプに給電する複数の点灯装置と、各ランプの周囲磁界を検出する磁界検出手段と、磁界検出手段により検出した周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置から各ランプへの出力を集中制御する管理装置とを備えることを特徴とする。
【００３４】
この構成では磁場中に配置される複数のランプを管理装置により集中管理することができ、しかも管理装置は各ランプの周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置からランプへの出力を制御するのであり、各ランプの周囲磁界は磁界検出手段により検出され、管理装置では検出された磁界に基づいて点灯装置を制御するから、多数のランプが磁場中に配置されている場合でも、各ランプへの出力を適正に制御することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
一般に、電気的照明を行なうための構成要素は、光源となるランプと、ランプへの給電を制御する点灯装置と、ランプから放射される光の配光を制御する器具本体とであって、点灯装置は商用電源あるいは電池を電源としている。また、一般の電気的照明装置では、ランプとして放電ランプと白熱電球とが主に用いられる。放電ランプには、蛍光ランプのような低圧放電ランプと、水銀ランプ、ナトリウムランプ、メタルハライドランプなどの高圧放電ランプ（ＨＩＤランプ）とがある。
【００３６】
ところで、放電ランプではアークを形成することによって光出力を得るから、磁場によるアークへの影響が問題になる。つまり、磁場中でアークが生じると磁場とアークとの相互作用によってアークにローレンツ力が作用しアークが変形する。アークが変形すればランプ電圧が上昇するからランプ電力が増加してランプが過熱し、ランプが破損するおそれが生じる。また、アークが変形することによってアークが管壁に近づくからイオンが消滅しやすくなり、アークを維持するための点灯維持電圧が上昇するから立ち消えしやすくなる。さらに、商用電源で放電ランプを点灯させるときには、放電ランプへの印加電圧の極性が比較的低い周波数で交番するから、ランプの動作中に再点孤を繰り返しており、上述のように点灯維持電圧が上昇すれば再点孤電圧も上昇するから、消費電力が増加するとともにちらつきが生じやすくなる。加えて、ランプ電圧が上昇したときにランプ電流を維持するとすればランプ電力が増加するから、点灯装置への入力電力が増加し、結果的に点灯装置へのストレスが増大することになり、場合によって点灯装置が破損することもある。
【００３７】
一方、白熱電球は、フィラメントへの通電によりフィラメントを白熱させることによって光出力を得るから、磁場によるフィラメントへの影響が問題になる。つまり、フィラメントに流れる電流と磁場との相互作用によりフィラメントにローレンツ力が作用することになる。ここで、ローレンツ力によってフィラメントが多少変形しても発光中心が若干移動するだけで、ランプ電圧や光出力への影響はほとんどないのであるが、商用電源によって白熱電球を点灯させるとフィラメントへの通電の向きが時間経過とともに変化するから、ローレンツ力によってフィラメントが強制振動を受けることになる。このような強制振動を受けるとフィラメントが振動して機械的ストレスを受けることになり、フィラメントが断線しやすくなって白熱電球の寿命が短くなる。
【００３８】
上述したように、放電ランプと白熱電球とでは、磁場の影響によって生じる現象が異なるから、以下ではそれぞれの場合について説明する。まず、低圧放電ランプとしての蛍光ランプ１ａを用いる場合について説明する。図１に示すように、蛍光ランプ１ａは磁気発生源Ｘにより形成される磁場中に配置し、点灯装置２はチョークコイルのようないわゆる銅鉄型の安定器２ａと電源装置２ｂとにより構成して磁場の影響を受けない場所に配置してある。電源装置２ｂは交番電圧を出力するとともに出力周波数が４００Ｈｚ以上となるように構成される。また、安定器２ａは電源装置２ｂの出力周波数に合わせて構成されている。
【００３９】
この構成によれば、蛍光ランプ１ａの点灯時に形成されるアークには磁場との相互作用であるローレンツ力が作用するからアークが振動しようとするが、上述のように蛍光ランプ１ａへの印加電圧を４００Ｈｚ以上で交番させていることによって（以下では、ランプへの印加電圧の交番周波数を点灯周波数という）、アークはローレンツ力の変化に追随して振動することができず、結果的にアークの振動を抑制することができる。ここにおいて、上述したように蛍光ランプ１ａの点灯状態はアークに作用するローレンツ力に影響されるから磁場の向きに対する蛍光ランプ１ａの配置によって点灯状態への影響が異なるのであるが、上述の条件は、点灯状態が磁場の影響をもっとも強く受けるように蛍光ランプ１ａが配置されている場合でも蛍光ランプ１ａが安定に点灯するように設定されている。また、点灯周波数が４００Ｈｚ以上である交番電圧を印加して蛍光ランプ１ａを点灯させれば、上述のようにアークの振動が抑制されるから点灯維持電圧の上昇が抑制されるとともにちらつきが少なくなり、しかも点灯中に再点孤を繰り返さないから立ち消えしにくくなる。
【００４０】
ところで、点灯装置２からの騒音の発生を防止するために、電源装置２ｂの出力周波数は可聴周波数よりも高く設定するのが望ましく、２０ｋＨｚ以上に設定するのが望ましい。このように、２０ｋＨｚ以上の点灯周波数に設定する場合には、高周波点灯用の蛍光ランプ１ａを用いるのが効率の上で望ましい。つまり、高周波点灯用の蛍光ランプ１ａは高周波点灯において高効率となるように設計されているものであり、点灯周波数が２０ｋＨｚ以上となる場合にはこの種の蛍光ランプ１ａを用いることにより効率が一層高くなる。
【００４１】
点灯装置２は、点灯周波数が４００Ｈｚ程度であれば上述のように出力周波数が４００Ｈｚ程度である電源装置２ｂと、銅鉄型の安定器２ａとにより構成することができるが、点灯周波数が２０ｋＨｚ以上となるときは、電源装置２ｂには直流電圧（交流電圧を整流した脈流電圧を含む）を出力するものを用い、安定器２ａとして電子式（インバータ式）のものを用いる。
【００４２】
なお、本例においても蛍光ランプ１ａに作用する磁界強度が大きくなればローレンツ力が大きくなることによってアークの振幅が目立つようになり、アークが変形することによってランプ電圧が上昇することになる。また、アークが水平になるように蛍光ランプ１ａを配置している場合にはアークに浮力が作用して中央部が上方向に曲がることになる。このように磁場の大きさやアークに作用する浮力によってアークが変形するとはいうものの、上述の構成を採用することによって、磁束密度が１０００Ｇ以上となる磁場中でも蛍光ランプ１ａを安定に点灯させることができる。
【００４３】
以下に蛍光ランプ１ａの点灯条件を変えたときの動作特性を示す。ただし、以下の説明では図１に示した構成例と同様に、点灯装置２は磁場の影響のない場所に配置してあり、光束は蛍光ランプ１ａに対向配置した照度計により測定し、ランプ電圧、ランプ電流は磁場の影響のない場所で測定している。また、ランプ電力はランプ電圧とランプ電流との積として求めている。
【００４４】
図２は３６Ｗのツイン蛍光ランプ（品番：ＦＰＬ３６Ｘ）を５０Ｈｚで点灯させた場合（安定器は銅鉄型、電源装置を用いず商用電源から給電）を示し、（ａ）は磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示し（実線がランプ電力比、破線が光束比を示す。以下の図でも同様）、同図（ｂ）は磁束密度とランプ電圧比との関係を示している。この条件では、４２２Ｇまではアークに異常が認められず、５５５Ｇではちらつきが発生し、７１３Ｇでは立ち消えした。また、５４４Ｇでは始動するが、７８８Ｇでは始動しなかった。図２（ａ）によれば、磁束密度が４００Ｇを越えるとランプ電力比や光束比が減少し始めることがわかる。また、図２（ｂ）によれば３５０Ｇ程度でランプ電圧が３０％程度上昇することがわかる。したがって、５０Ｈｚでの点灯では４００Ｇ程度が使用限度になる。
【００４５】
図３は同蛍光ランプを４０ｋＨｚで点灯させた場合の磁束密度と入力電力比および光束比との関係を示している。ここに、入力電力比は点灯装置２の入力電力に関するものであるがランプ電力比とほぼ一致する。しかして、図３より明らかなように、ランプ電力は磁束密度の増加とともに増加するが、点灯装置２にランプ電力の１５０％の上昇を許容するものを用いれば２０００Ｇ以上でも使用可能であると言える。
【００４６】
さらに、蛍光ランプ１ａとしてラピッドスタート式の直管型のもの（品番：ＦＬＲ４０ＳＷ／Ｍ−Ｘ・３６）を用い、４００Ｈｚで点灯させたときには、１３２７Ｇまでアークに異常はなく、２４３０Ｇにおいて立ち消えが生じた。ただし、７２８Ｇまでは光束に増加が見られたが、１３２７Ｇでは光束が減少した。蛍光ランプ１ａとして高周波点灯用のもの（品番：ＦＨＦ３２ＥＸ−Ｎ）を用いるとともに、４０ｋＨｚで点灯させた場合は１８１７Ｇまでアークに異常は認められなかった。また、１８１７Ｇでもランプ電力の増加は４０％程度であった。
【００４７】
以上の測定結果により、４００Ｈｚ以上の交番電圧を蛍光ランプ１ａに印加すれば、蛍光ランプ１ａの種類にかかわらず１０００Ｇ以上の磁場内で安定的に点灯させることができ、商用電源（５０Ｈｚ）で点灯させる場合に比較して磁場内での点灯特性が向上することが確認された。
次に、高圧放電ランプ（ＨＩＤランプ）を磁場中に配置する例を説明する。この構成は上述の構成例における蛍光ランプ１ａをＨＩＤランプに置き換えたものになる。電源装置２ｂには出力周波数が４００Ｈｚ以上で出力電圧が交番するものを用いている。この構成でも蛍光ランプ１ｂの場合と類似した傾向が得られ、低周波（たとえば５０Ｈｚ）で点灯させる場合に比較すると磁場中での立ち消えやちらつきが低減する。ただし、後述するように、蛍光ランプ１ａでは磁束密度が１０００Ｇ以上の磁場中でも安定に点灯させることが可能であったのに対して、通常のＨＩＤランプでは２００Ｇ程度（仕様によっては磁束密度のさらに高い磁場中でも使用できるものもある）が使用限界になっている。また、蛍光ランプ１ｂでは２０ｋＨｚ以上の周波数で点灯可能であったが、ＨＩＤランプでは数ｋＨｚ〜百数十ｋＨｚの周波数領域で音響共鳴現象が生じることが知られており、この現象が生じると立ち消えしたり発光管が爆発したりするおそれがあるから、点灯装置２の出力周波数は音響共鳴現象が生じる周波数（音響共鳴周波数という）よりも低く設定してある。
【００４８】
以下にＨＩＤランプの点灯条件を変えたときの動作特性を示す。また、蛍光ランプ１ａと同様に、点灯装置２は磁場の影響のない場所に配置してあり、光束はＨＩＤランプに対向配置した照度計により測定し、ランプ電圧、ランプ電流は磁場の影響のない場所で測定している。また、ランプ電力はランプ電圧とランプ電流との積として求めている。なお、蛍光ランプ１ａではランプ電圧が５０％程度上昇しても使用可能であるが、ＨＩＤランプではランプ電圧は２０％程度上昇すれば使用限界となる。
【００４９】
図４は３６０Ｗの高圧ナトリウムランプ（品番：ＮＨ３６０Ｌ）をアークが垂直方向に形成されるように配置し、５０Ｈｚで点灯させた場合（安定器は銅鉄型、電源装置を用いず商用電源から給電）を示し、（ａ）は磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示し、同図（ｂ）は磁束密度とランプ電圧比との関係を示している。この条件では、２０Ｇまではアークに異常が認められず、３４．４Ｇではちらつきが発生し、１６４．４Ｇでは立ち消えした。図４（ａ）によれば、磁束密度が１２０Ｇを越えるとランプ電力比が大きく減少し、４０Ｇを越えると光束比が大きく減少することがわかる。また、図４（ｂ）によれば１２０Ｇを越えるとランプ電圧が大きく上昇することがわかる。したがって、５０Ｈｚでの点灯では４０Ｇ程度が使用限度になる。
【００５０】
図５は同ランプをアークが水平方向に形成されるように配置し、５０Ｈｚで点灯させた場合を示している。この条件では２４．４Ｇにおいて若干のちらつきが発生し、１６６．７Ｇにおいて立ち消えしている。また、３１５．６Ｇでは始動できなかった。ランプ電力比、光束比、ランプ電圧はアークを垂直方向に形成した場合と同様の傾向を示している。
図６は４００Ｗのメタルハライドランプ（品番：Ｍ４００Ｌ／ＢＵ−５Ｃ）を垂直方向にアークが形成されるように配置した場合、図７は同ランプを水平方向にアークが形成されるように配置した場合を示し、点灯周波数は５０Ｈｚに設定している。両者ともに３５．６Ｇまではアークに異常が認められず、垂直配置では１２２．２Ｇで立ち消えし、水平配置では１７４．４Ｇで立ち消えした。つまり、図６、図７によれば、メタルハライドランプを商用電源（５０Ｈｚ）での点灯では７０Ｇ程度が使用上限となる。
【００５１】
１５０Ｗの小型高演色型メタルハライドランプ（品番：ＨＱＩ−ＴＳ１５０Ｗ／ＮＤＬ）を５０Ｈｚで点灯させた場合には、図８のような結果が得られた。この場合、３１．１Ｇまではアークに異常がなく１０２．２Ｇでは立ち消えした。図８によれば、このランプも７０Ｇ程度が使用上限となることがわかる。
図９には２５０Ｗのショートアークメタルハライドランプ（電極間距離の短いメタルハライドランプ）を１２０Ｈｚで点灯させた場合の動作特性を示す。点灯波形は交番する矩形波状とした。ここに、電源装置２ｂには直流電源を用い安定器２ａには電子安定器を用いている。この場合、１４３．３Ｇまではアークに異常がなく、１６０Ｇではアークに揺れが生じはじめた。また、５６６．７Ｇでは立ち消えした。図９により明らかなように、３８０Ｇ程度までは使用可能であることがわかる。これは、点灯周波数を商用電源よりも高く設定し、かつアークが他のメタルハライドランプよりも短いことに起因していると考えられる。
【００５２】
上述のＨＩＤランプのほか、１００Ｗのメタルハライドランプ（品番：Ｍ１００Ｌ／ＢＵ）、１００Ｗのバラストレス水銀灯（品番：ＢＨ２００−２２０Ｖ−１００Ｗ−Ｃ）、１００Ｗの透明形水銀灯（品番：Ｈ１００）について、それぞれ５０Ｈｚと４００Ｈｚとにおける動作状態を確認した。その結果、５０Ｈｚではそれぞれ異常なく点灯できたのは６４Ｇ、０Ｇ、０Ｇであり、８２Ｇ、６４Ｇ、６４Ｇでアークが膨らんだり、電極スポットが不安定になったりした。また、それぞれ２７３Ｇ、２２９Ｇ、２２９Ｇで立ち消えした。これに対して、４００Ｈｚで点灯させた場合には、それぞれ８２Ｇ、１９２Ｇ、８２Ｇまで異常がなく、１９２Ｇ、２７３Ｇ、１９２Ｇでアークに曲がりや揺れが生じ、それぞれ７９６Ｇ、２０９３Ｇ、４８７Ｇで立ち消えした。
【００５３】
以上の結果から、磁場内では少なくとも５０Ｈｚで点灯させる場合よりも４００Ｈｚで点灯させるほうが安定的に点灯し、また５０Ｈｚでは７０Ｇ程度が使用上限となっていたのに対して、４００ＨｚではほとんどのＨＩＤランプで使用上限が２００Ｇ程度になっている。とくに、バラストレス水銀灯では３００Ｇ程度まで使用可能であることが確認された。
【００５４】
上述したように、商用電源によって放電ランプを点灯させた場合にアークがゆらぐことが問題であったから、点灯装置２の電源装置２ｂとして直流電圧を出力するものを用いることができる。直流電圧を放電ランプに印加すれば、磁場の向きが変化しない限りは、アークは変形しても時間経過に伴って移動することがないから、磁場中で点灯させてもちらつきや立ち消えは生じることない。
【００５５】
ただし、放電ランプを直流で点灯させた場合には、放電ランプの中の水銀などが偏在することになり光出力に偏りが生じる。このような現象はカタホリシスと呼ばれており回避しなければならない。また、放電ランプを直流点灯させると一方の電極からのみ電子が放出されるから電子を放出する電極のみが消耗することになり寿命が短くなる。この問題を回避するために直流点灯用の放電ランプを用いることが考えられるが、特殊品になるから高価であるとともに入手しにくく保守などにおいて不都合が生じる。
【００５６】
そこで、通常の放電ランプを用いながらもカタホリシスを回避し、短寿命化を回避するために、ある程度の時間ごとに極性を反転させるのが望ましい。つまり１分ないし１時間ごとに極性を反転させることによって、直流点灯での問題を回避することができ、交流点灯用の通常の放電ランプを用いることができるのである。ランプ電圧の極性を反転させる周期を１分以下とすればランプ電圧の極性反転時における光出力の変動が知覚されやすくなり、また１時間以上ではカタホリシスが進行して不都合である。１分から１時間の間でどの程度の時間に設定するかは、放電ランプの形状、カタホリシスの進行速度、周囲温度などによって決定される。
【００５７】
上述した各構成例では磁場の向きや大きさが一定である定常磁場を想定しているが、先の２例の構成は、向きや大きさが時間の経過に伴って変化するような磁場であっても、磁場の変化が点灯装置２の出力電圧に同期していない限りは上記構成を採用することができる。たとえば、核融合の研究に際して用いる超伝導コイルにより形成される磁場のように時間経過に伴って向きや大きさが変化するような磁場中においても上述の各例を採用することによって、ランプを安定に点灯させることが可能である。ただし、ランプの種類や仕様によって使用可能な磁束密度の上限値が異なるから、配置場所の磁束密度に応じてランプの種類や仕様を選択することが必要である。
【００５８】
次に、白熱電球を磁場中に配置した例を説明する。図１０に示すように、磁気発生源Ｘにより磁場が形成される空間内に白熱電球１ｂを配置してある。点灯装置２は、商用電源、あるいは商用電源電圧を降圧ないし昇圧するトランス、または周波数や電圧を変換する電子式トランス（インバータやチョッパ回路などからなる）であって、磁場の影響を受けない場所に配置される。この点灯装置２は交番電圧を出力する。ここで、点灯装置２を磁場の影響を受けない場所に配置しているのは、点灯装置２を構成する部品の動作が磁場により影響されるのを防止するためである。とくに、点灯装置２がトランスのような電磁装置を含む場合には磁場の影響を受けやすいから点灯装置２は磁場の影響を受けない場所に配置する必要がある。
【００５９】
上述のように白熱電球１ｂに交番電圧を印加するとフィラメントに作用するローレンツ力の大きさや向きが時間とともに変化するが、フィラメントはアークに比較すると変形しにくいから、比較的大きなローレンツ力が作用しても振動は生じない。つまり、白熱電球１ｂでは点灯装置２を用いずに商用電源で点灯させた場合でも４００Ｇ程度まではフィラメントの振動は寿命にほとんど影響しない程度であり、フィラメントを耐震強化した耐震電球では１０００Ｇ程度までなら使用可能であることが確認されている。また、磁場が変動しない環境であれば、直流電圧を印加して点灯させてもフィラメントが偏るだけでありとくに問題は生じない。また、点灯装置２として４００Ｈｚ以上の交番電圧を出力するものを用いれば、フィラメントはローレンツ力の変化に一層追随しにくくなり、さらに磁界強度の大きい磁場中でもフィラメントの振動を防止することができる。また、フィラメントはアークに比較すると質量が十分に大きいから、点灯周波数が同じであれば放電ランプに比較して磁束密度のより大きい磁場中でもフィラメントの振動なく使用可能である。ただし、フィラメントには材質や形状により決まる固有振動数があるから、点灯周波数を固有振動数に一致させないようにすることが必要である。さらに、白熱電球１ｂに直流電圧を印加した場合には、磁場の向きや大きさに応じてフィラメントが変形するが、塑性変形の生じない程度であれば使用しても差し支えない。つまり、白熱電球１ｂは直流点灯も可能である。
【００６０】
以下に白熱電球１ｂの点灯条件を変えたときの動作特性を示す。ただし、以下の説明では図１０に示した構成例と同様に、点灯装置２は磁場の影響のない場所に配置してあり、光束は白熱電球１ｂに対向配置した照度計により測定し、ランプ電圧、ランプ電流は磁場の影響のない場所で測定している。また、ランプ電力はランプ電圧とランプ電流との積として求めている。
【００６１】
図１１は５００Ｗのミニハロゲン電球（品番：ＪＤ１１０Ｖ）を５０Ｈｚで点灯させた場合の磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示している。この条件では、２０４Ｇまではフィラメントに異常が認められず、２５３Ｇではフィラメントに微振動が生じた。また、５３３Ｇ以上ではフィラメントの振動が大きくなった。ランプ電力比および光束比にはほとんど変動が見られなかった（±３％以内）。つまり、４５０Ｇ程度まで使用可能であった。
【００６２】
図１２は２００Ｗのクリア電球（品番：Ｌ １１０Ｖ ２００Ｗ）を５０Ｈｚで点灯させた場合の磁束密度とランプ電力比および光束比との関係を示し、この場合も６５０Ｇまでランプ電力や光束にほとんど変化のないことがわかる。ただし、フィラメントは３３０Ｇまで振動がなく、４０３Ｇになると若干の振動が生じ、７４２Ｇ以上ではフィラメントの振動が大きくなるという結果が得られた。なお、１７６７Ｇにおいてはフィラメントにねじれが生じた。つまり、７００Ｇ程度までは使用可能であった。
【００６３】
一方、図１２と同使用のクリア電球について４００Ｈｚで点灯させた場合（インバータを用いた）、１０１５Ｇにおいてフィラメントに微振動が生じる程度であった。すなわち、４００Ｈｚ以上の点灯周波数ではフィラメントの振動を改善する効果が確認された。
また、フィラメントを耐震強化した耐震電球（品番：ＲＣ１１０Ｖ−２００Ｗ・Ｃ）では、５０Ｈｚにおいて１８３１Ｇでフィラメントに微振動が生じていたのに対して、４００Ｈｚで点灯させることにより２０００Ｇ以上でもフィラメンに振動の生じないことが確認された。
【００６４】
これらの測定結果により、白熱電球１ｂは商用電源で点灯させても４００Ｇ程度までは問題なく使用できることが確認された。また、白熱電球１ｂを用いる場合も５０Ｈｚで点灯させるよりも４００Ｈｚ以上で点灯させたほうがフィラメントに振動の生じにくいことが確認できた。ところで、点灯装置についてはランプに磁場が作用することによる間接的影響と、点灯装置を構成する部品への磁場の影響による直接的影響とがある。つまり、点灯装置の負荷が放電ランプである場合には、放電ランプに磁場が作用してアークが変形したときにランプ電圧の上昇によって点灯装置から放電ランプへの出力電力が増加し、これに伴って点灯装置への入力電力も増加する。このように、放電ランプを磁場中で点灯させることにより、点灯装置に対して間接的な影響が生じる。一方、点灯装置では、銅鉄型の安定器を用いたり、電子式の安定器であってもトランスやチョークコイルを用いたり、あるいはまた、定格電圧の低い（たとえば、２４Ｖ）の白熱電球を点灯させるために降圧用のトランスを用いたりすることがある。このように鉄芯にコイルを巻装した電磁部品を点灯装置に用いている場合には、電磁部品を磁場中に配置することによって内部磁束に偏りが生じたり磁束密度に変化が生じたりすることがある。つまり、点灯装置を構成する電磁部品への直接的な影響が生じる。以下では、点灯装置への磁場の間接的影響と直接的影響とを回避する構成例を説明する。
【００６５】
以下に説明する構成例は、点灯装置への磁場による間接的影響を軽減ないし除去する構成であって、点灯装置の負荷が放電ランプである場合について例示する。本例の特徴点は、点灯装置を出力電力が調節可能となるように構成している点である。この種の点灯装置は、調光点灯装置として知られているものであり、放電ランプへの供給電力を調節することによって放電ランプの光出力を調節することができるように構成されている。ここに、先の構成例と同様に、放電ランプは蛍光ランプのような低圧放電ランプを用い、点灯装置にはインバータ式のものを用いている。また、放電ランプの点灯周波数は２０ｋＨｚ以上に設定されている。したがって、点灯装置を構成するスイッチング素子のオンデューティやスイッチング周波数を変化させることによって放電ランプへの供給電力を調節するように構成される。つまり、スイッチング素子を制御部からの制御信号によってスイッチングする他励制御式の高周波点灯装置を構成し、調光を指示する外部信号を制御部に与えることにより、点灯装置の出力を制御するのである。
【００６６】
しかして、磁気発生源から磁場が生じているときには磁場が生じていないときよりも放電ランプへの供給電力を低減させる方向に点灯装置を調節すると、磁場の影響による供給電力の増加を抑制することができる。ここに、磁場中では放電ランプへの供給電力の増加によって放電ランプの光出力が増加するから、上述のように磁場中で放電ランプを点灯させるときに放電ランプへの供給電力を低減させる方向に点灯装置の出力電力を調節すれば、光出力はあまり低減させずに点灯装置のストレスを低減させることができる。つまり、点灯装置の出力電力を低減させる方向に調節することによって放電ランプへの供給電力の増加傾向と相殺されることになり、光出力の変化を抑制することがができる。また、点灯装置として他励式のインバータを用いていることにより、スイッチング素子のオンデューティやスイッチング周波数を容易に調節することができる。
【００６７】
本例では点灯装置の出力電力を調節可能とすることによって、磁場が変化しても放電ランプの光出力の変動が少なくなるように調節することが可能であるが、所定の大きさの磁場中で所定の光出力が得られるだけでよい場合（つまり、磁場のない状態では光出力が小さくてもよい場合）には、特別な磁場の生じていない通常環境での点灯時に定格電力よりも小さい電力を放電ランプに与えるように点灯装置を構成してもよい。つまり、点灯装置の出力電力を定格出力よりも小さく設定しておくのである。このように設定しておけば、磁場中で放電ランプを点灯させたときに点灯装置の出力電力は増加するが、磁場中での出力電力が上限値を越えないような設定にしておけば、過負荷になることは防止することができる。本例の構成は低圧放電ランプだけではなく高圧放電ランプでも適用可能である。
【００６８】
（実施形態１）
上述した構成例では点灯装置として調光可能なものを用いていることによって、周囲の磁場の影響によって点灯装置にストレスがかからないように点灯装置の出力電力を調節することが可能ではあるが、たとえば磁気発生源への入力電力などに連動させて調光しなければ、磁場の影響に応じて点灯装置の出力電力を調節することができない。つまり、磁場発生源とともに放電ランプや点灯装置を設置する場合には適用できるが、すでに磁場発生源が設置されている場所に放電ランプや点灯装置を設置する場合や、磁場発生源とともに放電ランプを設置するときでも磁場発生源の特性の予測が難しいような場合には上述の構成をそのまま適用するのが難しい。
【００６９】
本実施形態では、磁場中では磁界強度に応じてランプ電圧が上昇するという特性を利用してランプ電圧を直接的ないし間接的に測定することにより周囲磁界の磁界強度を検出し、検出した磁界強度に応じて点灯装置の出力を制御する構成を採用する。すなわち、図１３に示すように、放電ランプ１ｃの両端電圧（ランプ電圧）を検出する電圧検出部３ａおよび放電ランプ１ｃへの供給電流（ランプ電流）を検出する電流検出部３ｂとを設けるとともに、電力検出部４では電圧検出部３ａと電流検出部３ｂとにより求めたランプ電圧とランプ電流との積をランプ電力として求め、他励制御形のインバータ回路よりなる点灯装置２の制御部２ｃに外部信号（調光信号）として与えるようになっている。制御部２ｃは電力検出部４からの外部信号に基づいて出力を制御し、電力検出部４で求めたランプ電力をほぼ一定に保つように制御する。ここにおいて、電源装置は商用電源ＡＣを全波整流するダイオードブリッジよりなる整流器ＲＥおよび整流器ＲＥの出力電圧を平滑化する直流電源部ＤＣとからなる。直流電源部ＤＣは、平滑コンデンサ、あるいはチョッパ回路（アクティブフィルタ回路）により構成され、整流器ＲＥの出力電圧は必要に応じて昇圧ないし降圧される。
【００７０】
上述のように、放電ランプ１ｃへの磁場の影響をランプ電力により検出し、そのランプ電力をほぼ一定に保つように点灯装置２の出力を制御することによって、放電ランプ１ｃへのストレスが軽減され、また点灯装置２にも磁場の影響によるストレスがほとんど生じないのである。また、磁界強度が変動すれば電力検出部４の出力に反映されるから、磁界強度の変化に応じて点灯装置２の出力が自動的に調整されることになり、向きや大きさの変動するような磁場内でも容易に使用することができる。ここにおいて、放電ランプ１ｃを点灯させるのであるから、上述した構成例と同様に点灯周波数は２０ｋＨｚ以上に設定しておくのが望ましい。また、放電ランプ１ｃとしてはＨＩＤランプも使用可能であるが、磁界強度が大きい環境では蛍光ランプのほうが磁場の影響を受けにくく、また調光制御も容易であるから蛍光ランプを用いるのが望ましい。
【００７１】
（実施形態２）
実施形態１においては、磁場の影響をランプ電力により検出し、点灯装置２の出力電力をほぼ一定に保つように制御しているが、本実施形態では点灯装置２の入力電力をほぼ一定に保つように制御している点で実施形態１と相違する。すなわち、図１４に示すように、点灯装置２は実施形態１と同様に、商用電源ＡＣを整流する整流器ＲＥと、整流器ＲＥの出力を平滑化する直流電源部ＤＣとからなる電源装置およびインバータ回路よりなる点灯装置２を備え、点灯装置２は外部信号により出力を制御する制御部２ｃを備える。ここで、入力電力は点灯装置２への入力電力と等価であり、直流電源部ＤＣの出力電圧はほぼ一定であるから、直流電源部ＤＣと点灯装置２との間に電流検出用の抵抗Ｒｓを挿入し、電力検出部４では抵抗Ｒｓの両端電圧に基づいて点灯装置２への入力電流を検出するとともに直流電源部ＤＣの出力電圧と上記入力電流との積を求めれば、点灯装置２への入力電力に相当する電力を求めることができる。このようにして電力検出部４において求めた入力電力に対応する信号を外部信号として点灯装置２の制御部２ｃに与え、制御部２ｃでは電力検出部４から与えられた入力電力をほぼ一定に保つように出力を制御するのである。つまり、点灯装置２の出力を制御すれば放電ランプ１ｃへの供給電力が変化し、結果的に点灯装置２に流入する電流も変化するから、点灯装置２への入力電力をほぼ一定に保つようにすれば、点灯装置２の入力電力が過大になることがなく、放電ランプ１ｃを磁場中に配置したときのランプ電力の増加に伴う点灯装置２のストレスの増加が抑制されるのである。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００７２】
（実施形態３）
本実施形態は、図１５に示すように、放電ランプ１ｃの周囲の磁場を検出する磁気センサ５を設け、磁気センサ５の出力に応じて点灯装置２の出力を制御する構成を採用してある。つまり、実施形態１、２では放電ランプ１ｃのランプ電力を直接的ないし間接的に求め、ランプ電力によって磁界強度を間接的に検出していたが、本実施形態では磁気センサ５を用いることによって磁界強度を直接的に検出している。磁気センサ５としてはホール素子やホールＩＣが用いられる。ここに、点灯装置２には２０ｋＨｚ以上の高周波を出力し、制御部２ｃに外部信号（調光信号）を入力することによって出力を制御することができるものを用いている。
【００７３】
ところで、上述したように、点灯装置２は放電ランプ１の周囲の磁界強度が大きくなると出力電力が大きくなるから、磁気センサ５で検出された磁界強度が大きいほど点灯装置２の出力電力を抑制する方向に調節する必要がある。つまり、磁界強度にかかわらず点灯装置２の出力電力を一定に保つか、磁界強度が大きいほど点灯装置２の出力電力を小さくするように制御することが必要である。
【００７４】
そこで、磁気センサ５の出力値と点灯装置２の出力電力（調光量）とを対応付けたテーブルを備える信号変換部６として設け、磁気センサ５の出力を信号変換部６に入力することにより磁界強度に応じた調光信号を生成し、この調光信号により点灯装置２を制御する。点灯装置２の出力電力の調節には、連続的に制御する場合と段階的に制御する場合とがあり、連続的に制御する場合には連続調光の可能な点灯装置２を用い、段階的に制御する場合には段調光の可能な点灯装置２を用いる。信号変換部６に設けたテーブルの設定値は、あらかじめ実験的に設定されるのであって、上述した各実施形態のように照明装置の構成に応じて設定される。ここにおいて、点灯装置２へのストレスを軽減するために点灯装置２の出力電力を調節する構成は、放電ランプ１ｃにかぎらず白熱電球１ｂを点灯させる場合に採用してもよい。
【００７５】
（実施形態４）
実施形態３においては、磁気センサ５により検出した磁界強度に基づいて信号変換部６により調光信号を生成して点灯装置２の出力電力を連続的ないし多段階に調節しているが、本実施形態では、磁気センサ５により検出した磁界強度が所定値に達すると点灯装置２の出力電力を低減させるように切り換える。
【００７６】
すなわち、図１６に示すように、点灯装置２から放電ランプ１ｃへの給電経路に挿入される限流要素のインピーダンスを２段階に切り換えるのであって、ここでは２個のインダクタＬ1 ，Ｌ2 を直列接続し、一方のインダクタＬ2 にスイッチ要素ＳＷを並列接続してある。また、磁気センサ５の出力は比較部７に入力され、あらかじめ設定された閾値と比較される。ここで、磁気センサ５の出力が閾値を越えていると磁界強度が所定値以上になったと判断しスイッチ要素ＳＷをオフにする。このように、磁界強度が大きくなると限流要素のインピーダンスを大きくするから、放電ランプ１ｃへの供給電力を低減することができる。この構成では、インダクタＬ1 ，Ｌ2 およびスイッチ要素ＳＷが点灯装置２の制御部２ｃとして機能し、比較部７から調光信号が出力されることになる。インダクタＬ1 ，Ｌ2 のインダクタンスは、放電ランプ１ｃや点灯装置２の仕様により実験的に決定される。
【００７７】
（実施形態５）
上述したように、放電ランプが磁場中に配置されたときに磁場が存在しない場合よりもランプ電圧が上昇する。そこで、点灯装置を保護するには、実施形態１〜４のように点灯装置の入力電力や出力電力を調節することが考えられるが調節範囲を逸脱すると点灯装置が過負荷になって破壊されることがある。たとえば、放電ランプを点灯装置の負荷とするときに寿命末期では電極の消耗によって半波放電（エミレス）状態になるから、点灯装置への負荷が異常に大きくなる。
【００７８】
そこで、本実施形態では、図１７に示すように、電圧検出部３ａで検出したランプ電圧（ランプ電力でもよい）に基づいて点灯回路２の出力を停止させる異常検出回路８を設けている。異常検出回路８では電圧検出部３ａで検出したランプ電圧があらかじめ設定されている基準レベルを越えると、点灯装置２の出力を停止させて点灯装置２を保護するようにしてある。この構成によって、放電ランプ１ｃの寿命末期におけるランプ電圧の異常上昇に対する点灯装置２の保護がなされる。つまり、異常検出回路８は異常を検出すると異常信号を出力し、この異常信号によって点灯装置２の出力を停止させるのである。
【００７９】
点灯装置２を保護する構成としては、点灯装置２を停止させるほか、点灯装置２が破壊されない程度まで出力電力を低減させる構成や、異常検知時に点灯装置２から間欠的に出力を発生させることによって放電ランプ１ｃを視認できる程度の周期で間欠点灯させる構成を採用することができる。ここに、異常信号によって点灯装置２の出力を制御する構成は、制御部２ｃとは別に設けても、また制御部２ｃと兼用してもよい。また、図１７の例では点灯装置２の出力に基づいて異常を検出しているが、点灯装置２への入力に基づいて異常を検出してもよい。
【００８０】
ところで、上述のように放電ランプ１ｃの寿命末期の動作に対する点灯装置２の保護を行なうと、放電ランプ１ｃが正常であっても磁場中で点灯させる際のランプ電圧の上昇によって異常検出回路８が作動する場合がある。そこで、本実施形態では磁気センサ５を設けてあり、放電ランプ１ｃの周囲に形成される磁場の磁界強度を検出する磁気センサ５を設け、磁界強度に応じたランプ電圧の上昇分を異常検出回路８の閾値に加算することによって、磁場の影響によるランプ電圧の上昇では異常検出回路８が応答しないようにしてある。要するに、異常検出回路８の閾値を磁気センサ５で検出した磁界強度に応じて変化させるのである。
【００８１】
上記構成によって、磁界強度の異なる環境に放電ランプ１ｃを配置しても、異常検出回路８の閾値が自動的に補正され、異常検出回路８の閾値を人手によって調節することなく誤動作を防止することができる。
（実施形態６）
実施形態５ではランプ電圧の上昇を検出することによって放電ランプ１ｃの寿命末期を検出しているが、上述したように磁場中に放電ランプ１ｃが配置されているときにはランプ電圧が上昇するから、放電ランプ１ｃが磁場中に配置されているときに放電ランプ１ｃの周囲の磁界強度を検出することも可能である。つまり、放電ランプ１ｃのランプ電圧が上昇すれば通常環境よりも磁界強度が大きくなったとみなすことができるから、半波放電状態などの異常を示すランプ電圧よりも低い範囲であれば、ランプ電圧を磁界強度の検出に用いることが可能である。
【００８２】
そこで、本実施形態では、図１８に示すように、異常検出回路８の出力により点灯装置２の制御部２ｃに調光信号を与えている。異常検出回路８は、放電ランプ１ｃの異常状態におけるランプ電圧に対する基準レベルに達すると実施形態５と同様に点灯装置２の動作を停止（ないし出力低減、間欠動作）させるのであるが、ランプ電圧が基準レベルに達するまでは制御部２ｃに対して調光信号を与えるように機能する。要するに、ランプ電圧が基準レベルに達するまではランプ電圧が通常環境よりも高くなると異常検出回路８の出力に応じて点灯装置２の出力を抑制する方向に制御するのである。この構成を採用することによって、異常検出回路８は点灯装置２の出力電力を通常環境での出力電力以下にする機能を兼ね備えることになる。他の構成については、実施形態５と同様である。
【００８３】
（実施形態７）
本実施形態は、点灯装置２への磁場の直接的な影響を抑制ないし除去しようとするものであり、上述したように、点灯装置２にはチョークコイル、トランスなどの電磁部品が設けられており、これらの電磁部品が磁場中に配置されていると磁場により動作に影響を受けることになる。点灯装置２を磁場中に配置することが必要になるのは、主に次の２つの場合である。すなわち、点灯装置２の出力周波数が高くなると点灯装置２と放電ランプ１ｃとの間を接続する線路での損失が大きくなり外部への輻射が生じることがあるから、線路長を短くするために放電ランプ１ｃと点灯装置２とを近い距離に配置する場合と、照明器具として放電ランプ１ｃと点灯装置２とを一つの器具本体に組み込む場合とである。
【００８４】
点灯装置２が磁場中に配置される場合、銅鉄型の安定器を用いているものとすれば、安定器内での磁束に偏りが生じたり磁界強度が変化したりすることになる。このような現象は安定器の向きを変えることによって印加される磁場の向きを変えても大差なく生じる。また、電子式の安定器であっても回路部品としてトランスやチョークコイルが存在しているから磁気的特性が変化して動作に影響が生じる。
【００８５】
ここに、点灯装置２への磁場の影響を確認するために、ランプを磁場外に配置し点灯装置２のみを磁場中に配置した場合の動作例を示す。図１９は３６Ｗのツイン蛍光ランプ（品番：ＦＰＬ３６）を銅鉄型の安定器を備える点灯装置２で点灯させた場合の動作特性であって、同図（ａ）は磁束密度とランプ電力比および光束比との関係（実線がランプ電力比、破線が光束比）、同図（ｂ）は磁束密度とランプ電圧比との関係を示している。この条件では、１４７８Ｇまでは異常なく点灯させることができたが、１５００Ｇでは立ち消えが生じた。また、ランプ電力比、光束比、ランプ電圧比が１５００Ｇ付近で急激に変化した。
【００８６】
図２０は同蛍光ランプを点灯周波数が４０ｋＨｚである電子式の安定器を用いた点灯装置２によって点灯させた場合の磁束密度と入力電力比（実線）および光束比（破線）との関係を示している。この条件では１４７８Ｇまで異常なく点灯したが、１６６７Ｇでは立ち消えした。また、入力電力比および光束比は１５００Ｇ付近で急激に変化した。
【００８７】
このように蛍光ランプでは点灯装置２が磁場中に配置されていると銅鉄式か電子式かにかかわらず磁場の影響を受けることがわかる。ここで、図１９、図２０においてはランプは磁場外に配置しているのであるから、点灯装置２そのものが磁場の影響を受けていることがわかる。つまり、蛍光ランプではなくＨＩＤランプであっても同様の傾向が見られるのである。
【００８８】
また、白熱電球の場合には安定器は不要であるが、電圧変換のために銅鉄式のトランスや電子式のトランスを用いることがある。図２１に銅鉄式、図２２に電子式の場合について、それぞれ磁束密度と出力電力比との関係を示す。このように、磁界強度が大きくなると出力電力が増加することがわかる。
そこで、点灯装置２を磁場中に配置する場合には点灯装置２が磁場の影響を受けないようにする必要がある。つまり、図２３に示すように、ステンレスなどの磁性体材料により形成した磁気シールド９を用いて点灯装置２を囲むことによって点灯装置２に対して磁場の影響が生じないようにする。たとえば、図２４に示すように、鋼板やステンレスなどの磁性体材料により形成されたベースプレート１１ａとカバープレート１１ｂとからなるケース１１に点灯装置２を収納すれば、点灯装置２への磁場の影響を抑制することができる。つまり、ケース１１が磁気シールドとして機能する。
【００８９】
また、点灯装置２において磁場の影響を受けるのは、トランスやチョークコイルのようにコイルを備える電磁部品であるから、図２５に示すように、プリント配線板よりなる回路基板１２に実装した電磁部品１３のみを磁性体材料のケース１１に収納してもよい。ここにおいてケース１１を回路基板１２の接地パターンに接続しておくことによりケース１１を電磁シールドとしても機能させることができる。つまり、点灯装置２が高周波を出力するものである場合には、電磁部品１３から高周波が輻射されるから、ケース１１を電磁シールドとしても用いることによって高周波の輻射を低減することができる。
【００９０】
（実施形態８）
本実施形態は、図２６に示すように、蛍光ランプ１ａと点灯装置２とを器具本体１０に設けた照明器具であって、点灯装置２は器具本体１０の一部に囲まれた形で配置されている。つまり、器具本体１０は蛍光ランプ１ａを保持するソケット１４を備えるとともに、蛍光ランプ１ａからの光を下方に配光する反射板１５を備える。器具本体１０における反射板１５の上方部分は閉塞された空間を形成しており、この閉塞空間の中に点灯装置２が収納されているのである。ここに、器具本体１０は反射板１５を含めて鋼板やステンレスのような磁性体材料により形成され、結果的に点灯装置２は磁性体材料により囲まれることになる。つまり、器具本体１０の一部は点灯装置２を囲む磁気シールドとして機能することになる。
【００９１】
（実施形態９）
本実施形態は、図２７に示すように、図２６に示した実施形態８の構成に加えて器具本体１０を収納するシールド体１６を設けたものである。シールド体１６は鋼板やステンレスのような磁性体材料により形成され、上面が開口した箱状に形成されている。また、シールド体１６の下壁には蛍光ランプ１ａからの光を取り出すための開口窓１７が形成されている。
【００９２】
しかして、磁気シールドとして機能するシールド体１６の中に器具本体１０が収納されることにより、周囲磁束から蛍光ランプ１ａへの周囲磁界の影響が軽減され、点灯装置２だけではなく蛍光ランプ１ａへの磁界の影響も抑制されることになる。つまり、この構成によればシールド体１６を設けていない状態において点灯させることができないような強い磁場内であっても、蛍光ランプ１ａを安定的に点灯させることが可能になる。ここにおいて、ランプとして蛍光ランプ１ａ以外のものを用いることができるのはもちろんのことであって、シールド体１６を用いることによって、使用可能な磁界強度の上限値が引き上げられることになる。
【００９３】
（実施形態１０）
上述の各構成例では、ランプを磁場中に配置して点灯装置を磁場の影響のない場所に別置した構成と、ランプおよび点灯装置を磁場中に配置する構成と、ランプおよび点灯装置を器具本体に設けた照明器具の構成とについて説明した。ところで、室内照明を行なう場合には複数個のランプを配置することが多く、各ランプや点灯装置２の配置場所に応じて磁界強度が異なるのが普通である。また、室内に複数種類のランプを配置することが照明設計として適切な場合もある。たとえば、白熱電球は磁界強度が大きい場所でも使用可能であるが放電ランプに比較すると低効率であり演色性も低いから、必要最小限に設けるのが望ましく、高圧放電ランプは高効率であるが磁場の影響を受けやすいから、磁界強度の小さい場所に設けるのが望ましい。このように、磁界強度の異なる場所に配置されるランプや点灯装置２が多くなると個々の調整に非常に手間がかかることになる。そこで、本実施形態では図２８に示すように、コンピュータを用いた管理装置１９を導入し、管理装置１９によって多数のランプ１および点灯装置２を集中制御する例を示す。
【００９４】
つまり、各ランプ１には周囲磁界を検出する磁気センサ５が隣接して配置され、磁気センサ５の出力は管理装置１９に入力されている。また、管理装置１９は点灯装置２の制御部２ｃへの調光信号を出力することにより点灯装置２の出力電力を調節する。ここに、磁気センサ５の出力はＲＳ２３２Ｃ規格などのインタフェースを用いて管理装置１９に取り込めばよく、点灯装置２の制御にはＧＰＩＢ規格などのインタフェースを用いればよい。
【００９５】
多数のランプ１を制御する場合には、各ランプ１に隣接して設けた磁気センサ５の出力の取込みと点灯装置２への調光信号の出力とを各ランプ１ごとに逐次行なう。このような制御は、管理装置１９にマルチプレクサを設けることによって容易に実現することができる。ここに、図２８のＡはランプ１と点灯装置２と磁気センサ５とのグループを示す。また、磁気センサ５はランプ１に隣接して設けるだけではなく、点灯装置２にも磁気センサ５′を隣接して設ければ点灯装置２への磁場の影響も考慮することができ、さらに、ランプ１の光出力を検出する照度センサ１８を設ければ、ランプ１の光出力の監視により明るさを適正な状態に保つことが可能になる。つまり、照度センサ１８は周囲の磁界強度と調光信号との関係に従って所望の光出力が得られているか否かを検証するために設けられており、管理装置１９は照度の異常を検出するとランプ１を消灯させるなどの適切な処置を行なう。照度センサ１８も必ずしも個々のランプ１に対応付けて設ける必要はないが、個々のランプ１ごとに異常を検出する必要があればランプ１ごとに設けるのが望ましい。
【００９６】
また、点灯装置１は必ずしも１個のランプ１だけを点灯させる必要はなく、複数のランプ１を１台の点灯装置１で点灯させるようにしてもよい。ただし、この場合には１台の点灯装置２に接続したランプ１は周囲磁場の磁界強度がほぼ等しくなるような位置関係であることが要求される。
ところで、磁気センサ５，５′を用いて周囲の磁場に応じて点灯装置２の入力電力や出力電力を制御する場合に、各ランプ１ごとに磁気センサ５，５′を配置していたのでは磁気センサ５，５′の個数が多くなって高コストになる。そこで、磁界強度のほぼ等しい場所に配置されるランプ１では磁気センサ５，５′を共有することが考えられる。
【００９７】
いま説明を簡単にするために、磁気発生源Ｘは図２９のように１つだけ存在し、磁気発生源Ｘの周囲の磁場は同心円状に分布しているものと考える。この場合、磁場は磁気発生源Ｘからの距離に一対一に対応し、たとえば磁気発生源Ｘからの距離に応じて１０００Ｇ、６００Ｇ、２００Ｇの円形の等磁束密度線Ｙが得られる。そこで、この等磁束密度線Ｙに沿ってランプ１（照明器具）を配置すると、各等磁束密度線Ｙの上ではどの場所にランプ１が配置されていてもランプ１への磁場の影響は等しいと考えてよいことになる。すなわち、磁束密度によって区分された各領域内にそれぞれ複数の照明器具Ｙが配置されている場合には、同一の領域内の複数のランプ１への磁場の影響は等しくなる。また、磁気発生源Ｘから発生する磁界強度が変化しても、各等磁束密度線Ｙの間の相対比率は維持されると考えられるから、磁束密度の分布を求めておけば１箇所の磁束密度を知るだけで他の箇所の磁束密度を推定することができる。実際には等磁束密度線Ｙは円形にはならないことが多いが、あらじめ室内の磁束密度の分布を測定して磁束密度が等しくなる箇所を結んで等磁束密度線Ｙを求めておけば、この技術思想を適用することができる。
【００９８】
以上説明したように、複数のランプを設ける場合には、管理装置１９により制御することによって集中管理することが可能になり、しかも、磁束密度の等しい領域ごとに区分してランプ１の種類を選択して配置し、各領域ごとにまとめてランプ１を制御することによって、制御が容易になるとともに比較的少ない構成要素によって低コストで照明を行なうことができるのである。
【００９９】
本実施形態では、ランプ１を等磁束密度線Ｙ上に配置した例を説明したが、ランプのみを等磁束密度線上に配置したり、ランプ１と点灯装置２とを等磁束密度線Ｙの上に配置した場合でも同様の技術思想を適用することができる。
【０１００】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。
【０１１０】
しかも、ランプへの出力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用によるランプ電力の増加がなく磁場の影響によるランプへのストレスが防止されるという利点を有し、結果的にランプの寿命低下が抑制されるという効果を奏する。
【０１１１】
請求項２の発明の構成によれば、磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を電力検出部より発生し、制御部に上記外部信号を入力することによってランプへの出力を制御するから、磁場の影響によるランプ電力の変化を抑制することができる。つまり、磁場の影響によるランプ電力の増加を抑制するように制御すれば、ランプ電力の増加に伴うランプの寿命の低下や、ランプへの供給電力の増加に伴う点灯装置へのストレスを軽減することができる。しかも、点灯装置への入力電力をほぼ一定に保つから、磁場の作用による点灯装置への入力電力の増加を抑制して点灯装置へのストレスが防止されるという利点を有し、結果的に点灯装置の劣化や破壊が防止され、しかも、点灯装置への入力電力の増加がなければランプへの出力電力の増加もないからランプへのストレスも軽減されるという利点がある。
【０１１２】
請求項３の発明の構成によれば、磁気センサを用いて少なくともランプの周囲磁界を検出し、周囲磁界に応じた電力をランプに供給するとともに、ランプが磁界中に存在するときのランプへの出力電力を、通常環境での出力電力以下としているから、磁場中に配置されたランプのランプ電力を通常環境と等しくするか、通常環境よりも小さくすることになり、結果的に磁場中でのランプ電力の増加を抑制することができるという利点がある。つまり、ランプへのストレスが軽減されるとともに点灯装置へのストレスも軽減されるという効果を奏する。
【０１１３】
請求項４の発明の構成によれば、たとえば寿命末期時などに生じるエミレス状態（半波放電状態）を検出して出力を低減させれば、エミレス状態での過大電流による点灯装置の破壊を防止することができるという利点がある。
【０１１４】
しかも、放電ランプが正常であればランプ電圧が上昇しても基準レベルとの相対差はほとんど変化せず、異常時にのみランプ電圧と基準レベルとのレベル差が生じて異常として検出することが可能になるという利点がある。つまり、ランプ電圧の上昇が磁場の影響による正常なものかランプの寿命末期などの異常なものかを容易に識別することができるという効果を奏する。
【０１１８】
請求項５の発明の構成によれば、磁場中に配置される複数のランプを管理装置により集中管理することができ、しかも管理装置は各ランプの周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置からランプへの出力を制御するのであって、各ランプの周囲磁界は磁界検出手段により検出され、管理装置では検出された磁界に基づいて点灯装置を制御するから、多数のランプが磁場中に配置されている場合でも、各ランプへの出力を適正に制御することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 基本構成を示すブロック図である。
【図２】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図３】 同上の動作説明図である。
【図４】 基本構成の変形例に対する比較例の動作説明図である。
【図５】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図６】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図７】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図８】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図９】 同上に対する比較例の動作説明図である。
【図１０】 基本構成の他の変形例のブロック図である。
【図１１】 同上の動作説明図である。
【図１２】 同上の動作説明図である。
【図１３】 実施形態１のブロック図である。
【図１４】 実施形態２のブロック図である。
【図１５】 実施形態３のブロック図である。
【図１６】 実施形態４のブロック図である。
【図１７】 実施形態５のブロック図である。
【図１８】 実施形態６のブロック図である。
【図１９】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２０】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２１】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２２】 点灯装置への磁場の影響を測定結果を示す動作説明図である。
【図２３】 実施形態７を示すブロック図である。
【図２４】 実施形態７を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２５】 実施形態７の他例を示す断面図である。
【図２６】 実施形態８を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２７】 実施形態９を示し、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２８】 実施形態１０を示すブロック図である。
【図２９】 実施形態１０におけるランプの配置例を示す図である。
【符号の説明】
１ ランプ
１ａ 蛍光ランプ
１ｂ 白熱電球
１ｃ 放電ランプ
２ 点灯装置
２ａ 安定器
２ｂ 電源装置
２ｃ 制御部
３ａ 電圧検出部
３ｂ 電流検出部
４ 電力検出部
５ 磁気センサ
５′ 磁気センサ
６ 信号変換部
７ 比較部
８ 異常検出回路
９ 磁気シールド
１０ 器具本体
１１ ケース
１１ａ ベースプレート
１１ｂ カバープレート
１２ 回路基板
１３ 電磁部品
１４ ソケット
１５ 反射板
１６ シールド体
１７ 開口窓
１８ 照度センサ
１９ 管理装置
Claims (5)
- 光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、上記ランプへの磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を制御部に与える電力検出部とを備え、電力検出部はランプへの出力電力を検出し、制御部は電力検出部により検出された出力電力をほぼ一定に保つように出力制御することを特徴とする高磁場用照明装置。
- 光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、上記ランプへの磁場の作用によるランプ電力の変化に応じた外部信号を制御部に与える電力検出部とを備え、電力検出部は入力電力を検出し、制御部は電力検出部により検出された入力電力をほぼ一定に保つように出力制御することを特徴とする高磁場用照明装置。
- 光源が３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、外部信号に応じてランプへの出力を制御する制御部を備える点灯装置と、少なくとも上記ランプの周囲磁界を検出する磁気センサと、磁気センサにより検出した磁界強度が通常環境よりも大きくなると出力電力を通常環境での出力電力以下とする外部信号を制御部に与える外部信号発生部とを備えることを特徴とする高磁場用照明装置。
- 光源としての放電ランプが３０Ｇ以上の磁場内に配置される照明装置であって、放電ランプの入力と出力との少なくとも一方の検出値を基準レベルと比較することにより放電ランプの異常を検出する異常検出手段と、異常検出手段により放電ランプの異常が検出されると放電ランプへの出力電力を低減させる方向に出力制御される点灯装置とを備え、少なくとも放電ランプの周囲磁界を検出する磁気センサと、磁気センサにより検出した磁界強度に基づいて通常環境からのランプ電圧の上昇分を相殺するように基準レベルを設定する基準レベル設定部とを備えることを特徴とする高磁場用照明装置。
- ３０Ｇ以上の磁場内に配置される複数灯のランプと、各ランプに給電する複数の点灯装置と、各ランプの周囲磁界を検出する磁界検出手段と、磁界検出手段により検出した周囲磁界の影響を軽減するように点灯装置から各ランプへの出力を集中制御する管理装置とを備えることを特徴とする高磁場用照明装置。
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