JP4085343B2 - 照明器具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は照明器具に関し、特に始動に高電圧パルスを必要とする放電ランプと高圧水銀ランプ用安定器等とを備え、コンクリート柱などの絶縁構造物に接地を施すことなく取り付けて使用する照明器具の改良に関する。
【０００２】
一般に、高圧放電ランプ用照明器具には、ランプと安定器及びそれらを接続する配線、並びに電力を供給する配線や制御機器としての自動点滅器等が取り付けられている。そして、ランプとして高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプを使用する場合には、該ランプを始動させるために高いパルス電圧が必要であり、そのため安定器又はランプに高圧パルス電圧を発生させるための外部始動器又は内部始動器を有している。更に、この始動器により電源投入後ランプが始動するまでの間、パルス電圧が発生し続け、ランプが始動した後は直ちにパルス電圧の発生を停止するようになっている。
【０００３】
しかし、ランプの寿命末期やランプの異常発生時には、ランプは不点となるが、前記始動器よりランプにパルス電圧が印加されたままの状態になってしまう。そこで、始動器の中には一定時間経過するとパルス電圧の発生を停止する機能を有するものがあるが、一定時間を経過するまではパルス電圧を発生し続けることになる。
【０００４】
そして、この始動パルス電圧が発生するときには、安定器本体や安定器とランプとの間の配線にパルス状の電流が流れ、これにより照明器具本体の外表面にパルス電圧が誘起される。誘起されるパルス電圧は、始動器の種類や照明器具の取付け条件等によって異なるが、数千ボルト（ピーク値）の始動パルス電圧に対して、数百ボルトのパルス電圧が誘起されることとなる。
【０００５】
このようなパルス電圧が照明器具の表面に誘起されている際に、照明器具の表面の絶縁塗料などに覆われていない部分に人体が触れ、人体の他の部分が接地されている場合は、照明器具に触れた部分に、ごく僅かではあるが電気的なしびれを感じることがある。このしびれはごく微弱で、そのエネルギーも小さく人体に直接危害を及ぼすものではないが、予期せずにパルス電圧が誘起されている照明器具に触れた場合には、そのしびれに驚く場合がある。
そして、このような照明器具がコンクリート柱などの高所に、該照明器具を接地せずに設置されている場合、高所作業者がそのしびれの驚きにより転落事故を起こす可能性がある。
【０００６】
そのため、コンクリート柱に接地を取らずに取り付けられた照明器具の光源として、ランプの始動に高いパルス電圧を必要とする高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプは使用されないことがあり、始動にパルス電圧を必要としない高圧水銀ランプが用いられることが多い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来は、コンクリート柱に接地を取らずに取り付けられた照明器具には、始動にパルス電圧を必要としない高圧水銀ランプが用いられている。しかしながら、近年、高圧水銀ランプの約２倍の発光効率をもつ高圧ナトリウムランプや、演色性が高圧水銀ランプに比べ遥かに優れたメタルハライドランプを各種分野で使用することは、電力エネルギーの有効利用や照明環境の改善という見地から重要視されてきている。
【０００８】
ところが、このような優れたランプ特性をもつ高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプは始動時に高いパルス電圧を必要とし、前記したように、コンクリート柱に接地を取らずに取り付けられた照明器具にこの種ランプを取り付けた場合、ランプ不点時に照明器具にパルス電圧が誘起され、人が照明器具に触れた際、人体が感じるしびれにより転落事故等が発生する危険性がある。
【０００９】
そこで、本発明者等はコンクリート柱などの絶縁構造物に接地を取らずに取り付けた照明器具に、高圧ナトリウムランプなどの始動時に高いパルス電圧を必要とするランプを取り付けた場合に発生する上記問題点を解消し、かつ設置態様を変更せずに、始動用パルス電圧による誘起パルス電圧を人体が感知しないレベルまで下げることが可能な照明器具やその照明器具の設置方法に関し、特願平６−５１０１５号、特願平７−４６６３７号、特願平７−４６６３８号等として出願している。
【００１０】
しかしながら、本発明者等は、照明器具に取り付けるランプに内蔵されている内部始動器の種類によっては、発生するパルス電圧が高く、誘起パルス電圧値を人体が感知しないレベルまで下げることができない可能性があることを見出した。
【００１１】
本発明は前記に鑑みてなされたもので、ランプ内の内部始動器として非線形セラミックコンデンサを用いた放電ランプは始動するが、従来の熱応動スイッチからなる始動器を用いた放電ランプを取り付けても始動しない電柱共架形照明器具を提供することを目的とする。
なお、この種の照明器具においては従来の熱応動スイッチからなる始動器を内蔵したランプを取り付けられても点灯するが、照明器具に誘起される電圧が５０Ｖを超えるので感電事故の危険がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明の照明器具は、始動器内蔵形の高圧放電ランプを取り付け可能であって、少なくとも高圧水銀ランプ用安定器を備え、絶縁構造物に接地を施すことなく取り付けられている照明器具において、該照明器具にはランプへ接続される回路と並列にパルス吸収素子が接続され、前記照明器具に２１００Ｖ超の始動パルスを必要とする前記高圧放電ランプを装着した場合には点灯せず、６００Ｖ以上１２００Ｖ以下の始動パルスを必要とする前記高圧放電ランプを装着した場合には点灯可能な電圧範囲に前記パルス吸収素子のパルス吸収動作開始電圧を設定したことを特徴とする照明器具である。
【００１３】
【作用】
前記構成により、点灯回路に高電圧パルスを発生させるための始動器を外球内に備えた高圧放電ランプ（すなわち始動器内蔵形の高圧放電ランプ）を取り付け可能であって、少なくとも高圧水銀ランプ用安定器を備え、絶縁構造物に接地を取らずに取り付けられた照明器具において、照明器具に取り付けられる高圧放電ランプの始動用パルス電圧により照明器具の外表面に誘起されるパルス電圧が、電力会社殿が案内している条件の５０Ｖ以下としても始動するランプのみが点灯でき、この条件では始動しないランプは点灯出来ないように、始動パルス電圧を吸収することができる。
【００１４】
なお、ランプの始動に必要なパルス電圧の高さは、ランプの種類、ランプの構造あるいは始動用パルスの幅など、様々な条件で異なる。また、始動用のパルス電圧により照明器具の表面に誘起されるパルス電圧の高さも、照明器具の構造、安定器の種類、安定器とランプとの間の配線長あるいは照明器具の設置方法などの条件によって異なる。しかし本発明の構成であれば、点灯回路に高電圧パルスを発生させるための始動器を外球内に備えた高圧放電ランプと、少なくとも高圧水銀ランプ用安定器を備え、絶縁構造物に接地を施すことなく取り付けられる照明器具においては、始動用パルス電圧により照明器具の表面に誘起されるパルス電圧が５０Ｖ以下でないランプを点灯不能にすることが出来る。
【００１５】
ランプ内部始動器として、非線形セラミックコンデンサを用いた高圧ナトリウムランプやメタルハライドランプは、ランプの種類又はランプ電力によっても異なるが、発光管に約６００〜１２００Ｖのパルス電圧が印加されると始動する。
高圧ナトリウムランプのうち１１０Ｗ以下の低ワットランプは６００〜８００Ｖで、１５０〜１０００Ｗの中高ワットランプは１０００〜１２００Ｖで、また、メタルハライドランプは８００〜１２００Ｖのパルス電圧で始動する。
従って、パルス吸収素子の動作開始電圧Ｖ_paが（この電圧以上のパルス電圧（ピーク値）を素子が吸収する）１２００Ｖであれば、ランプは確実に始動する。
【００１６】
一方、前記した電力会社殿の案内によると、高圧水銀ランプ用安定器で点灯するランプを使用する照明器具の場合、内部始動器により発生するパルス電圧は、２１００Ｖ以下にする必要がある。これは、高圧水銀ランプ用安定器はＪＩＳ Ｃ ８１１０（昭和３３年 ３月制定）により、ＡＣ１５００Ｖの耐電圧試験に耐えることが必要とされ、ＡＣ１５００Ｖのピーク値である２１００Ｖ以下のパルス電圧であれば、安定器の絶縁特性に影響を与えることがないからである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例に基づき説明する。
図１は、本発明に係わる照明器具で点灯可能な高圧ナトリウムランプ１０の回路構成図であり、図中１は透光性アルミナ管からなる発光管で、両端に電極を封着し内部にキセノンガスとともにナトリウムアマルガムが封入してある。
このような発光管１は一端に口金を有する外球２内に保持されており、該発光管と並列に始動器が接続されている。始動器は非線形セラミックコンデンサ３と、電流制限用抵抗４と、パルス位相安定化用抵抗７が並列に接続された半導体スイッチ５とを直列に接続し、かつ該コンデンサ３と並列に加熱用抵抗６が接続されている。なお、半導体スイッチ５は前記外球の口金内に保持されている。更に、発光管の外周には両端にバイメタルスイッチ８ａ，８ｂを接続したコイル状の始動補助導体９が巻回されている。このようにして始動器が構成されている。
【００１８】
次に、図２に基づき本発明に係わる照明器具の実施例について説明する。
図２において、２１は照明器具で、鋼鉄性のアーム２２を備えたボックス２３とアルミダイキャスト製の器具本体２４とで構成され、ボックス内には高圧水銀ランプ用安定器１１（ランプ電力２５０Ｗ，入力電圧２２０Ｖ）と自動点滅器２５が収納されている。又、器具本体２４には前記した構造の２２０Ｗの高圧ナトリウムランプ１０が取り付けられている。
そして、高圧ナトリウムランプ１０と安定器１１とは約８０ｃｍの配線２６で接続され、ランプ始動の際には前記ランプ内の始動器により約１２００Ｖ以上のパルス電圧が印加されると、始動するようになっている。
【００１９】
このように構成された照明器具２１は、コンクリート柱２７に巻き付けた亜鉛メッキ鋼鉄からなる取付ベルト２８を介して、コンクリート柱２７に接地を施さずに取り付けられている。なお、図２中２９は電源に接続する配線である。
又、図３に模式的に示すように、照明器具２１内で前記高圧ナトリウムランプ１０と並列にパルス吸収素子３１を接続している。該パルス吸収素子３１は２個の放電ギャップ３２ａ，３２ｂよりなり、又、該放電ギャップと並列にセラミックコンデンサ３３が接続されている。
該放電ギャップ３２はセラミック容器に一対の電極が封着され、内部にネオン、アルゴン等の不活性ガスが封入してある。
【００２０】
前記実施例でコンデンサ３３は次の理由で用いられる。前記ランプに内蔵される始動器は前記照明器具に取り付けられた場合、２０００〜２１００Ｖのピークのパルス電圧を安定器に発生させる。ところが、前記放電ギャップの放電開始電圧に２０００Ｖの部品を使用した場合、２０００〜２１００Ｖのパルス電圧が印加されると、放電を開始し導通状態となる。そして、前記始動器は半サイクル毎にパルスを発生するため放電ギャップは導通状態を保持することになる。すなわち、大きな電流が流れつづけることになる。これを防止するためには始動器により発生するパルス電圧を放電ギャップの放電開始電圧より低くする必要があり、前記のように、照明器具内にランプ（放電ギャップ）と並列にセラミックコンデンサを接続し、パルス電圧を減衰させることができる。
この場合、コンデンサをランプと並列に接続することによってランプに内蔵された発光管の両端にかかるパルス電圧も放電ギャップにかかる電圧と同値になってしまうが、本願発明の適用範囲である高圧放電ランプは１２００Ｖ以上の始動パルスであれば始動できるので、放電ギャップの放電開始電圧をＶｐａとした場合、１２００Ｖ＜Ｖｐａ≦２１００Ｖの範囲の放電ギャップが使用できるようにコンデンサ容量を決定すれば問題ない。
【００２１】
このように構成した照明器具において、高圧ナトリウムランプ１０が万一不点になった場合、前記始動器により発生するパルス電圧は約２０００Ｖ以下となるので、照明器具２１に誘起されるパルス電圧は約５０Ｖ以下になっている。
【００２２】
ここで、前記した出願に関連して本願発明の構成について説明する。照明器具がコンクリート柱等の絶縁構造物に取り付けられている場合に、始動用パルス電圧によって器具の表面に誘起されるパルス電圧を５０Ｖ以下にするためには、始動用パルス電圧を２１００Ｖ以下にしないと達成できないことが示されている。そこで、本発明の実験例においては誘起されるパルス電圧を５０Ｖ以下とするランプとして、ランプの内部始動器として非線形セラミックコンデンサ（ＦＥＣ）を有する高圧ナトリウムランプを選定した。一方、誘起されるパルス電圧を５０Ｖ超とするランプとして、ランプの内部始動器として熱応動スイッチとタングステンフィラメントとを有する高圧ナトリウムランプを選定した。又、照明器具は前記したような構造で、高圧ナトリウムランプ用安定器として２５０Ｗの高圧水銀ランプ用安定器を用い、ランプと安定器の配線長を８０ｃｍとしたものについて、実験を行なった。
【００２３】
通常、始動に高電圧パルスを必要とする放電ランプと、少なくとも高圧水銀ランプ用安定器を備え、絶縁構造物に接地を施すことなく取り付けて使用する照明器具においては、ランプ内始動器として非線形セラミックコンデンサ（以下ＦＥＣスタータと称す）を内蔵した２５０Ｗの高圧水銀灯安定器で点灯できるランプ（高圧ナトリウムランプ２２０Ｗ）は、ランプと安定器の間の距離が８０ｃｍの状態では、２０００〜２１００Ｖのパルス電圧を安定器に発生させるので、本実験では照明器具のランプ端子に１５００ｐＦのセラミックコンデンサを取り付けてパルス電圧を１７００〜１８００Ｖに減衰させている。
【００２４】
一方、従来形の熱応動スイッチからなる始動器（以下ＦＢスタータと称す）を内蔵するランプは、始動するために約２５００Ｖ以上のパルス電圧が必要であり、上記の器具に取り付けた場合、ランプが始動しないときには最大約４０００Ｖのパルス電圧が発生する。なお、ＦＢスタータ内蔵ランプの場合、パルスの発生が間欠的であるため、前記ＦＥＣスタータ内蔵ランプと比べて前記放電ギャップに電流が流れつづけることがない。
【００２５】
そこで、ＦＥＣスタータを内蔵するランプは点灯し、ＦＢスタータを内蔵するランプは点灯できなくさせるために、図３に模式的に示すようにパルス吸収素子として放電開始電圧が公称１０００Ｖである放電ギャップを２個直列に接続し、該放電ギャップをランプ端子に取り付けて、その始動特性を確認した。
この結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
表１から明らかなように、本発明に係わるＦＥＣスタータを内蔵する高圧ナトリウムランプは全数点灯することができ、一方、従来のＦＢスタータを内蔵する高圧ナトリウムランプは全数点灯することがない。このことは、照明器具をコンクリート柱などの絶縁構造物に取り付けて使用する場合、ランプの寿命末期等の原因による不点灯時にランプ内の始動器が発生するパルス電圧により誘起されるパルス電圧を５０Ｖ以下に規制できるランプは点灯し、５０Ｖ以下に規制できないランプは点灯しないこととなる。従って、ＦＢスタータを内蔵する高圧ナトリウムランプランプなどの不点時の誘起パルス電圧が５０Ｖ超となるランプは、ランプを当該器具に取り付けても、ランプが点灯しないためにすぐに当該器具に適合しないランプであることを認識できる。そして、ランプ取付け直後の点灯確認を行なうことにより、不慮の落下事故を防止することができる。
【００２８】
前記したように電力会社殿の案内では、ランプ始動器の発生するパルス電圧は２１００Ｖ以下にする必要がある。
そこで、本発明によれば、万が一始動器の発生するパルス電圧が２１００Ｖより高くても、２０００Ｖ以上のパルス電圧は吸収されてしまうので照明器具のいかなる構成部品にも２１００Ｖより高いパルス電圧は印加されない。
【００２９】
前記実施例では、パルス吸収素子としては放電ギャップについて説明したが、該素子としてバリスタや半導体スイッチ等でもよい。
又、放電ギャップは１個でもよく、該放電ギャップに並列に接続するセラミックコンデンサは用いなくてもよい。
更に、放電ランプとして２２０Ｗの高圧ナトリウムランプを２５０Ｗの高圧水銀ランプ用安定器を用いた構成した街路灯用照明器具について説明したが、種々のランプ電力を有する高圧ナトリウムランプ又はメタルハライドランプでもよい。更に又、安定器として高圧水銀ランプ用安定器に変えて、各ランプの専用の安定器を用いてもよいし、照明器具は街路灯の他に投光用照明器具等として用いてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、点灯回路に高電圧パルスを発生させるための始動器を外球内に備えた高圧放電ランプ（すなわち始動器内蔵形の高圧放電ランプ）と少なくとも高圧水銀ランプ用安定器を備え、絶縁構造物に接地を施すことなく取り付けられる照明器具において、照明器具に取り付けられた高圧放電ランプの始動用パルス電圧により照明器具の表面に誘起されるパルス電圧が、電力会社殿が案内している条件の５０Ｖ以下で始動するランプのみが点灯でき、この条件では始動しないランプは点灯出来ないように、ランプ始動器により発生するパルス電圧を吸収することができるので、ランプが不点の際に人が照明器具に手を触れても人体にしびれを感知させることがなく、不慮の事故が発生する恐れがない安全性が高い照明器具を得ることができ、又、ランプ特性のよい高圧放電ランプを使用することができるので、器具効率が良好で省エネルギー形の照明器具を得ることができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる実施例の照明器具に使用する高圧ナトリウムランプの回路構成図である。
【図２】本発明に係わる実施例の照明器具を示す要部縦断面図である。
【図３】同じく本発明に係わる照明器具の要部を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１ 発光管
２ 外球
３ 非線形セラミックコンデンサ
４ 電流制限抵抗
５ 半導体スイッチ
６ 加熱用抵抗
７ パルス安定化用抵抗
８ａ，８ｂ バイメタルスイッチ
９ 始動補助導体
１０ 高圧ナトリウムランプ
１１ 安定器
２１ 照明器具
２２ アーム
２３ ボックス
２４ 器具本体
２５ 自動点滅器
２６ 配線
２７ コンクリート柱
２８ 取付ベルト
２９ 配線
３１ パルス吸収素子
３２ 放電ギャップ
３３ セラミックコンデンサ

Claims (1)

1. 始動器内蔵形の高圧放電ランプを取り付け可能であって、少なくとも高圧水銀ランプ用安定器を備え、絶縁構造物に接地を施すことなく取り付けられている照明器具において、該照明器具にはランプへ接続される回路と並列にパルス吸収素子が接続され、前記照明器具に２１００Ｖ超の始動パルスを必要とする前記高圧放電ランプを装着した場合には点灯せず、６００Ｖ以上１２００Ｖ以下の始動パルスを必要とする前記高圧放電ランプを装着した場合には点灯可能な電圧範囲に前記パルス吸収素子のパルス吸収動作開始電圧を設定したことを特徴とする照明器具。

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