JPH06338298A - 無電極放電ランプの点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】無電極放電ランプを用いて調光や発光色の変更
を可能にする無電極放電ランプの点灯装置を提供する。 【構成】発光物質を封入した発光容器１１およびこの発
光容器に高周波電磁波を供給する高周波励起コイル１２
からなる無電極放電ランプ１０と、このランプに高周波
電磁波を供給する高周波発振装置７０と、この高周波発
振装置から出力される高周波を制御する高周波出力制御
手段８３と、上記発光容器から放射される光を反射する
反射器２０と、この反射器から投光される光量を制御す
るシャッター手段３０と、上記高周波出力制御手段およ
びシャッター手段を制御する制御装置８０とを具備し
た。 【作用】内部電極を有しない無電極放電ランプを用いて
調光や発光色の変更が可能になり、ランプ寿命が長いの
で、点灯装置全体の寿命が長くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電媒体を封入した発
光容器内に外部の励起コイルから高周波電磁波を供給し
て放電発光させるようにした高周波点灯式無電極放電ラ
ンプの点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばスタジオ照明においては、演出効
果のために照明雰囲気を変更したい場合が多くあり、こ
のために明るさや発光色を変更する手段が採用されてい
る。従来、このような照明雰囲気を変更する方法とし
て、例えば複数のランプを切り替え点灯したり、または
１つのランプで光量を変えたり（調光）、発光色を変更
するなどの手段が知られている。

【０００３】特に、１つのランプで照明雰囲気を変更す
る場合は、ランプ電流や電圧を制御して発光量を変化さ
せたり（調光）、複数の発光媒体を選択的に励起させて
発光色を変更する等の手段が採用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ランプはそれぞれ電極を持った有電極放電灯または白熱
電球を用いていたため、電極の損傷、発光容器の黒化に
よる光束の低下などが原因してランプ寿命が短くなり、
また電極の封止構造が複雑であるため製造手間を要し、
製品コストが高くなる等の不具合がある。

【０００５】これに対し最近、発光容器にこれを取り巻
く外部の励起コイルから高周波電磁波を供給し、この高
周波電磁波により発光容器内の発光媒体を高周波放電さ
せて発光させるようにした無電極放電ランプが提案され
ている。このものであれば、発光容器の内部に電極を持
たないから、従来の有電極ランプのもつ前記したような
不具合が解消され、ランプ寿命が長くなる利点がある。

【０００６】しかしながら、従来の無電極放電ランプ
は、調光や発光色の変更についての技術的研究が未だ不
充分であり、照明雰囲気を変えるには至っていない不具
合があった。

【０００７】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、無電極放電ランプ
を用いて調光や発光色の変更を可能にする無電極放電ラ
ンプの点灯装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、発光物質を封入した発光容器およびこの発光容器に
高周波電磁波を供給する高周波励起コイルからなる無電
極放電ランプと、上記高周波励起コイルに高周波電磁波
を供給する高周波発振装置と、上記高周波発振装置から
出力される高周波出力を制御する高周波出力制御手段
と、上記発光容器から放射される光を反射する反射器
と、この反射器の投光部に設けられ、この投光部から投
光される光量を制御するシャッター手段と、上記高周波
出力制御手段およびシャッター手段を制御する制御装置
と、を具備したことを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、上記無電極放電
ランプは、それぞれ発光色の異なる発光物質を封入した
複数個の発光容器を備え、上記高周波出力制御手段およ
びシャッター手段により個々の発光容器の光出力を制御
して任意の光色を出力することを特徴とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、上記複数個の発
光容器は、赤、青、緑の３色を出力する３個以上の発光
容器であることを特徴とする。請求項４に記載の発明
は、複数の発光容器にそれぞれ設置される高周波励起コ
イルは、隣接するコイル毎にコイルに流れる電流の向き
を逆向きにしたことを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の発明は、反射鏡から投光
される光の光量または光色を測定するセンサを設け、こ
の光センサで得た情報を制御装置に送り、この制御装置
の指令により上記高周波出力制御手段およびシャッター
手段を作動させるようにしたことを特徴とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、ランプ入力が大
きい範囲では上記高周波出力制御手段によりランプの光
出力を制御し、ランプ入力が所定の値以下になった場合
はシャッター手段を作動させることにより反射鏡から投
光される光の光量または光色を制御することを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】本発明によれば、内部電極を有しない無電極放
電ランプを用いて調光や発光色の変更が可能になり、ラ
ンプ寿命が長いので、点灯装置全体の寿命が長くなり、
電力の有効利用も可能になり、消費電力が少なくてす
む。

【００１４】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。図１は高周波点灯式無電極放電ラン
プを用いた照明装置の照射ユニットを示す。この照射ユ
ニット１は、ハウジング２に例えば複数の高周波点灯式
無電極放電ランプ１０…を備えたものであり、このハウ
ジング２は前部に上記放電ランプ１０…を取り付けた投
光部３を形成してあるとともに、後部に回路収容部４を
形成してある。

【００１５】投光部３には、上記無電極放電ランプ１０
…と、これら無電極放電ランプ１０…を収容した反射鏡
２０、この反射鏡２０の前面開口部に設けられたシャタ
ー３０、および光量または光色を検出する光センサ４０
が設けられている。また、回路収容部４には、始動回路
５０、インピーダンスマッチング回路６０、高周波発振
器７０、制御装置８０が収容されている。

【００１６】無電極放電ランプ１０…は、発光容器１１
と、これを取巻く高周波励起コイル１２とで構成されて
おり、高周波励起コイル１２から発光容器１１の内部に
高周波電磁波を供給して電磁場を形成し、これにより発
光物質を放電させて発光するようにしたものである。発
光容器１１は、石英ガラスにより楕円球または球形に形
成されており、内部に発光物質を封入してある。発光容
器１１の一側には、始動用の細管１３が接合されてい
る。始動用細管１３は発光容器１１と非導通に区画され
ており、この細管１３内には始動放電を促す希ガス、例
えばクリプトンが封入されている。このような発光容器
１１は、外管１５に収容されており、上記始動用細管１
３は外管１５の端部から外部に露出されている。この細
管１３の露出端部には始動用電極５１が接触または近接
して設けられている。

【００１７】上記発光容器１１を囲む高周波励起コイル
１２は、外管１５の外部でも内部でもよいが、発光容器
１１の外周面に接近して巻回されることが望ましい。こ
のように構成された無電極放電ランプ１０…は、ハウジ
ング２の前部に形成された上記投光部３に対し、例えば
図１に示すように、横に２個づつ並べて上下方向に３列
となるように整列されている。上部の２個の放電ランプ
１０ａ、１０ａは赤色の発光を呈し、中間部の２個の放
電ランプ１０ｂ、１０ｂは青色の発光を呈し、かつ下部
の２個の放電ランプ１０ｃ、１０ｃは緑色の発光を呈す
るようになっている。このため、上記赤色発光の放電ラ
ンプ１０ａは、発光容器１１内にヨウ化リチウムとクリ
プトンガスを封入してあり、また、青色発光の放電ラン
プ１０ｂは発光容器１１内にヨウ化インジウムとクリプ
トンガスを封入してあり、さらに緑色発光の放電ランプ
１０ｃは発光容器１１内にヨウ化タリウムとクリプトン
ガスを封入してある。

【００１８】この場合、２本の同一発光色を発するラン
プ１０ａ、１０ａは、電気的に１本に接続されたコイル
１２ａ、１２ａを巻いてあり、これら隣接するコイル１
２ａ、１２ａは巻方向を互いに逆向きにしてあり、よっ
てランプからみてコイルに流れる電流の方向が互いに逆
向きとなるように構成してある。

【００１９】このような構成の各放電ランプ１０…は、
上記ハウジング１に取付けた反射鏡２０…内に収容して
ある。反射鏡２０…はそれぞれ回転曲面からなる反射面
を有し、焦点位置に上記ランプ１０…の発光中心を一致
させてある。したがって、ランプ１０…から放出された
光は反射面で反射され、前面の開口部より前方に投光さ
れる。

【００２０】上記反射鏡２０の前面開口部には、シャッ
ター３０が設けられている。シャッター３０は、反射鏡
２０の前面開口部を機械的に開閉して開口面積を変化さ
せる機構、または電気的信号により前面開口部を透過す
る光量を制御する液晶シャター等であり、このようなシ
ャッター３０はシャタ−駆動器３１により作動されて透
過する光量を制御するようになっている。

【００２１】また、反射鏡２０の前方には、これら反射
鏡２０の前方に投光される光の光量または光色を検出す
る光センサ４０が設けられている。このようなハウジン
ブ１の投光部３に対し、ハウジンブ１の回路収容部４に
収容された始動回路５０、インピーダンスマッチング回
路６０、高周波発振装置７０、制御装置８０について説
明する。まず、高周波発振装置７０から説明すると、高
周波発振装置７０は、商用電源７１の交流を直流変換器
７２により直流に変換し、この直流を高周波変換器７３
により、所定の高周波に変換するようになっており、こ
のような高周波発振装置７０から供給される高周波電磁
波はインピーダンスマッチング回路６０に送られるよう
になっている。マッチング回路６０は、例えば可変コン
デンサ６１、６２により構成されている。一方の可変コ
ンデンサ６１は高周波励起コイル１２に接続されてお
り、この高周波励起コイル１２にマイクロ電磁波を供給
するようになっており、これにより発光容器１０内に高
周波放電を発生させる。また、他方の可変コンデンサ６
２は始動回路５０に接続されており、この始動回路５０
は始動コイル５２を有し、この始動コイル５２は前記始
動用電極５１に接続されている。そしてランプの起動時
には、始動コイル５２から始動用電極５１へ始動用電力
を供給し、これにより細管１３内に始動用グロー放電を
発生させるようになっている。このような細管１３内の
グロー放電は、発光容器１０内に高周波放電を誘起させ
る。

【００２２】前記、シャッタ３０を作動させるシャッタ
駆動器３１およびランプ１０に高周波電磁波を供給する
高周波発振装置７０は、制御装置８０により制御される
ようになっている。すなわち、制御装置８０は、手動操
作器８１、ＣＰＵなどの制御回路８２、この制御回路８
２からの支持にもとづき作動する高周波出力制御指示器
８３およびシャッタ駆動器３１を作動するシャッタ作動
指示器８４を有している。手動操作器８１は、本照明ユ
ニット１から放出される光の量および色を所望の色に選
択するもので、この選択された値の信号が制御回路８２
に設定される。前記光センサ４０により検出した光の量
または色は電気信号として上記制御回路８２に送られ、
この制御回路８２は上記検出信号と上記設定信号を比較
して高周波出力制御指示器８３またはシャッタ作動指示
器８４に指令信号を送る。

【００２３】高周波出力制御指示器８３は、高周波発振
装置７０から放電ランプ１０に供給する電磁波の周波数
（および電圧）を変更するものであり、これにより各ラ
ンプ１０…から放出される光量が制御される。またシャ
ッタ作動指示器８４はシャッタ３０の開度または透過量
を制御して、前方に放射される光量を制御するものであ
る。

【００２４】但し、本実施例の場合、ランプ１０の出力
が定格の１／３に達するまでは、高周波出力制御指示器
８３により高周波発振装置７０から放電ランプ１０に供
給する電磁波の周波数（および電圧）を制御してランプ
１０…から放出される光量を変化させるとともに、ラン
プ１０の出力が定格の１／３以下になるとシャッタ作動
指示器８４を作動させてシャッタ３０の開度または透過
量を制御するようになっている。

【００２５】このような構成の点灯装置について、作用
を説明する。商用電源７１を高周波発振装置７０に接続
すると、直流変換器７２が直流に変換し、この直流は高
周波変換器７３により高周波電磁波に変換され、この高
周波電磁波はインピーダンスマッチング回路６０を経て
始動回路５０に送られると同時に高周波励起コイル１２
に送られる。始動回路５０は、始動コイル５２を介して
始動用電極５１に高周波電磁波を供給するから、細管１
３内に始動用グロー放電が発生する。この細管１３内の
グロー放電は、上記高周波励起コイル１２により高周波
電磁場を生じている発光容器１０内に高周波放電を誘起
させる。よって、発光容器１０に封入した発光媒体が発
光する。

【００２６】このようにして、無電極放電ランプ１０…
が点灯すると、この光は直接および反射鏡２０により反
射されて、前方に照射される。前方に向かう光は、光セ
ンサ４０により検知される。ここで、制御装置８０の手
動操作器８１により前方に向かう光量または光色を指定
すると、上記光センサ４０により検知した光量または光
色と、上記手動操作器８１により設定した光量または光
色を、ＣＰＵなどの制御回路８２が比較し、判断し、こ
の判断にもとづき高周波出力制御指示器８３またはシャ
ッタ作動指示器８４に指示信号を送る。例えば、ランプ
１０の出力が定格の１／３以上の範囲で制御する場合
は、高周波出力制御指示器８３を働かせ、高周波発振装
置７０から放電ランプ１０に供給する電磁波の周波数ま
たは電圧を制御し、これによりランプ１０…から放出さ
れる光量を変化させる。また、ランプ１０の出力が定格
の１／３以下である場合は、シャッタ作動指示器８４を
作動させてシャッタ駆動器３１に信号を送ってシャッタ
３０の開度または透過量を制御する。

【００２７】これにより、各ランプ１０…から投光され
る光量を制御することができる。そして、各ランプ１０
…の発光色が同一の場合は、上記光量の制御により発光
量を調節することができ、いわゆる調光が可能となる。
これに対し、図３および図４に示すように各ランプ１０
ａ、１０ｂおよび１０ｃの発光色が異なる場合は、個々
のランプ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの発光量を制御す
ることにより、光色の制御が可能である。すなわち、
赤、青、緑の発光色およびこれら光の３原則を組み合わ
せた種々の光色を得ることができる。

【００２８】光量および色調が設定した基準から外れて
いる場合は、上記光センサ４０によりモニターし、制御
装置８０によって自動的に修正する。本実施例の場合、
ランプ１０に出力が定格の１／３以上であれば、各ラン
プ１０…に供給する高周波エネルギーを可変調節して光
量または光色を制御し、ランプ１０定格の１／３未満に
なると、シャッタ３０を作動させて光量または光色を制
御するようにしたから、発光量および光色を０％〜１０
０％の範囲で安定して制御可能である。すなわち、高周
波点灯式無電極放電ランプ１０の場合、定格の１／３以
下になると放電発光特性が不安定になって立ち消えする
場合があり、したがって、ランプ１０は定格の１／３以
上で点灯させるように保ち、１／３の領域はシャッタ３
０により透過量を制御することによって発光量および光
色を制御するようにした。この結果、発光量および光色
をランプ出力の０％〜１００％の範囲で制御可能とな
る。

【００２９】また、上記実施例の場合、隣接するランプ
１０ａ、１０ａのコイル１２ａ、１２ａは電気的に１本
のコイルを巻方向を互いに逆向きにして配置してあり、
このため隣接するランプではコイルに流れる電流の向き
が互いに逆向きとなるから、コイルの発生する磁界がコ
イルから離れた場所で互いに打ち消しあって電磁波ノイ
ズの発生を防止、または減少させることができる。

【００３０】なお、ランプ１０は、外管１５を備えるこ
とには限らないが、外管１５を備えた場合はコイル１２
を外管１５内に設ける方が、ランプとの磁気的結合が深
くなり、コイル１２に供給される高周波電磁波を効果的
に発光容器１１に投入することができる。

【００３１】また、コイル１２は、ワイヤやプレートに
より構成することには限らず、発光容器１１の外面や、
外管１５の内面または外面に、銀、銅、アルミ等の良導
体を印刷、貼着、蒸着などの手段で形成してもよい。こ
のように発光容器とコイルを一体化した場合は、ランプ
１０の取付けや交換が容易になり、上記したように磁気
的結合も深くなり、回路の抵抗が低減し、電力調整が容
易になる。

【００３２】さらに、高周波発振装置７０は、半導体素
子を用いて構成される傾向にあるが、半導体は発熱を伴
い、温度が過剰になると故障の原因になるが、図示しな
いヒートパイプなどを用いて半導体部分の発熱を外部に
逃がすようにすれば、半導体の温度上昇を抑制すること
ができ、故障を防止し、長寿命を可能にする。

【００３３】また、ランプ１０、始動装置５０、マッチ
ング回路６０に対し、高周波発振装置７０を離して構成
し、これらをケーブルで接続するようにすれば、大形で
大重量になり勝ちな高周波発振装置７０を床等に設置
し、投光部のみを天井などから吊持することもできる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、内部
電極を有しないことからランプ寿命の長い無電極放電ラ
ンプを用いて調光や発光色の変更が可能になり、点灯装
置全体の寿命が長くなり、消費電力が少なく、電力の有
効利用も可能になるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、高周波点灯式無電極
放電ランプを用いた点灯装置の基本的回路図。

【図２】同実施例の高周波点灯式無電極放電ランプの部
分を示す構成図。

【図３】同実施例の照明ユニットを示す斜視図。

【図４】同照明ユニットを用いた点灯装置の回路図。

【符号の説明】

１…照明ユニット ２…ハウジング １０…無電極放電ランプ １１…発光容器 １２…高周波励起コイル １３…細管 ２０…反射鏡 ３０…シャッタ
４０…光センサ ５０…始動回路 ６０…インピーダンスマ
ッチング回路 ７０…高周波発振装置 ７１…商用電源 ８０…制御装置 ８２…制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 敦 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内 (72)発明者 大河原 隆夫 東京都港区三田一丁目４番28号 東芝ライ テック株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光物質を封入した発光容器およびこの
   発光容器に高周波電磁波を供給する高周波励起コイルか
   らなる無電極放電ランプと、 上記高周波励起コイルに高周波電磁波を供給する高周波
   発振装置と、 上記高周波発振装置から出力される高周波出力を制御す
   る高周波出力制御手段と、 上記発光容器から放射される光を反射する反射器と、 この反射器の投光部に設けられ、この投光部から投光さ
   れる光量を制御するシャッター手段と、 上記高周波出力制御手段およびシャッター手段を制御す
   る制御装置と、 を具備したことを特徴とする無電極放電ランプの点灯装
   置。
2. 【請求項２】 上記無電極放電ランプは、それぞれ発光
   色の異なる発光物質を封入した複数個の発光容器を備
   え、上記高周波出力制御手段およびシャッター手段によ
   り個々の発光容器の光出力を制御して任意の光色を出力
   することを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ラン
   プの点灯装置。
3. 【請求項３】 上記複数個の発光容器は、赤、青、緑の
   ３色を出力する３個以上の発光容器であることを特徴と
   する請求項２に記載の無電極放電ランプの点灯装置。
4. 【請求項４】 複数の発光容器にそれぞれ設置される高
   周波励起コイルは、隣接するコイル毎にコイルに流れる
   電流の向きを逆向きにしたことを特徴とする請求項２ま
   たは請求項３に記載の無電極放電ランプの点灯装置。
5. 【請求項５】 反射鏡から投光される光の光量または光
   色を測定するセンサを設け、この光センサで得た情報を
   制御装置に送り、この制御装置の指令により上記高周波
   出力制御手段およびシャッター手段を作動させるように
   したことを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ラン
   プの点灯装置。
6. 【請求項６】 ランプ入力が大きい範囲では上記高周波
   出力制御手段によりランプの光出力を制御し、ランプ入
   力が所定の値以下になった場合はシャッター手段を作動
   させることにより反射鏡から投光される光の光量または
   光色を制御することを特徴とする請求項５に記載の無電
   極放電ランプの点灯装置。