WO2005104631A1

WO2005104631A1 - 照明システム

Info

Publication number: WO2005104631A1
Application number: PCT/JP2005/007724
Authority: WO
Inventors: Kenichi Fukuda; Koji Yamashita; Atsushi Utsubo; Hiroshi Nohara; Yukiya Kanazawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.; Matsushita Electric Works, Ltd.
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2005-11-03
Also published as: JP4598765B2; CN1981562A; JPWO2005104631A1; US7382101B2; US20070285032A1; EP1771044A4; EP1771044A1; CN1981562B

Abstract

　ランプの寿命末期などに発生する外管内放電に起因して外管が破損するのを防止することができる照明システムを提供する。　本発明に係る照明システムは、発光管が外管内に収納されているメタルハライドランプと、前記メタルハライドランプを点灯させる点灯装置とを備える。前記点灯装置は、前記メタルハライドランプに電力を供給する電力供給手段と、前記メタルハライドランプの電気特性を検出する検出手段と、前記検出結果から現在の放電が外管内放電である否かを判定する判定手段と、前記外管内放電と判定したときに、前記メタルハライドランプへの電力供給を停止させるよう前記電力供給手段に指示する指示手段とを備える。前記検出手段はランプ電圧を検出し、前記判定手段は、検出したランプ電圧が正常点灯時と異なるときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定する。

Description

明細書

照明システム

技術分野

[0001] 本発明は、メタルノヽライドランプと点灯装置とを備える照明システムに関する。

背景技術

[0002] 従来から、屋内や屋外の施設等に使用されている照明システムの光源としてメタルノ、ライドランプが使用され、近年、発光管の外囲器にセラミック材料を用いた、所謂、セラミックメタルノヽライドランプが使用されるようになった。

これは、外囲器にセラミック材料を用いると、外囲器に石英ガラスを用いた従来のメタルノヽライドランプに比して、耐熱性が高ぐ発光管内に封入された金属ハロゲンィ匕物との反応も少なぐ管壁負荷を上げることができる。これにより、石英ガラスを用いたメタルハライドランプよりも高い効率を得ることができる。なお、石英ガラスを用いたメタルハライドランプと区別する必要がある場合以外、セラミックメタルノ、ライドランプを、単に、「ランプ」という。

[0003] そして、ランプにおいて、さらに、高効率ィ匕を図るために、外囲器内に金属ハロゲン化物としてセリウム（Ce)ゃプラセォジゥム（Pr)のランタノイド系ハロゲンィ匕物とナトリウム (Na)のハロゲンィ匕物とを封入し、かつ比較的細長、形状の発光管（電極間の距離を L、発光管の内径を Dとしたとき、 LZD>4)を用いることが提案されている（例えば特許文献 1参照)。なお、上記ランプでは、 ll l (lmZW)〜177 (lmZW)という高 V、効率が得られるとされて、る。

[0004] ここで、ランプの基本的な構成について説明する。

ランプは、図 1に示すように、一端部が閉塞され、かつ他端部にフレア 2が封着された外管 3と、一部が前記フレア 2に封止され、かつ一端部がフレア 2を介して外管 3内に引き込まれた二本の電力供給線 4, 5と、外管 3内において前記電力供給線 4, 5によって支持された発光管 6と、外管 3の他端部に固着された口金 7とを備えている。

[0005] 電力供給線 4, 5は、口金 7に接続されており、当該口金 7を介して外部から給電された電力を発光管 6内に配置された一対の電極に供給する機能も有している。なお、外管 3の内部は、真空 (減圧)状態に保たれ、また、発光管内には、金属ハロゲン化物や始動用バッファガスが封入されて、る。

一方、近年、ランプを点灯させるための点灯装置は、小型化'軽量化'高機能化が求められており、従来の銅鉄式から電子式に移行しつつある。通常、ランプ用の電子式点灯装置は、所定周波数でランプにちらつき等が生じる、所謂、音響的共鳴現象を回避するために矩形波点灯方式を採用して、る。

[0006] 矩形波点灯方式とは、ランプ電流の限流について高周波領域で行うことで限流要素の小型化を図り、その一方で高周波電流を音響的共鳴現象の生じない低周波にて極性反転させ、その高周波成分をフィルタ回路にて除去した低周波成分のみの矩形波電流をランプに供給することにより、音響的共鳴現象を回避しつつ安定なランプ点灯を可能とするものである。

[0007] また、ランプは、点灯初期からの点灯時間の経過とともに、ランプ電圧が上昇する傾向にある。通常、銅鉄式点灯装置であれば、ランプ電圧が上昇していくと、ランプの再点弧電圧が上昇し、その点灯を維持できなくなり、立ち消えを起こしていた。なお、電子式点灯装置では、ランプ電力を制御できるため、点灯時間の経過による立ち消えは発生しにくい。

特許文献 1：特表 2000— 501563号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] し力しながら、電子式点灯装置では、立ち消えを起こさない分だけ、銅鉄式点灯装置に比べて、ランプにかかる負担が大きくなり、外管内にある発光管が劣化し、その結果、発光管の封着部の気密性が低下し、発光管内の始動用バッファガスが真空の外管内に流出する、 V、わゆるリークと、う現象が起こることがある。

このようなリーク状態のランプに始動用のパルス電圧を印加した場合、ランプの電極と他の電位の導体 (例えば、電力供給線）との間、又は電極以外の導体との間において、アーク放電が発生する（以下、この放電を「外管内放電」と呼ぶ。 ) oこの外管内放電が継続すると、口金が過熱され、口金が榭脂で形成されている場合など、溶融するということもあり得た。なお、この外管内放電は銅鉄式点灯装置においても同様に起こることがある。

[0009] このような外管内放電への対策としては、外管内に窒素ガスを封入し真空でない状態にする方法や、電流ヒューズをランプ内に配置し、過電流により電流ヒューズを溶断させ供給電力を遮断する方法が知られている（特許第 3126300号)。

しかし、外管内に窒素ガスを封入した場合、その真空状態時と比べ、ランプ効率の低下等の弊害があり、また、電流ヒューズを用いた場合には、過電流の電流値によつて、溶断までに長時間を要したり、溶断まで至らな力たりする場合もあるため、外管内放電時に確実に電力供給を遮断することはできな力つた。

[0010] 特に、特許文献 1に記載されたようなランプを代表とする LZD≥ 2なる関係式を満たすランプでは、発光管が細長い形状をしているので、必然的に電極間距離が長くなり、外管内放電が起きやすぐ上記した問題が顕著に現れる傾向にある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、特にランプの寿命末期などに、外管内放電に起因して外管が破損するのを防止することができる照明システムを提供することを目的として、る。

課題を解決するための手段

[0011] 上記目的を達成するために、本発明に係る照明システムは、発光管が外管内に収納されてヽるメタルノヽライドランプと、前記メタルハライドランプを点灯させる点灯装置とを備える照明システムであって、前記点灯装置は、前記メタルノ、ライドランプに電力を供給する電力供給手段と、

前記メタルハライドランプの電気特性を検出する検出手段と、前記検出結果から、現在の放電が、前記外管内で且つ前記発光管の外部で発生した外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にあるか否かを判定する判定手段と、前記外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態と判定したときに、前記メタルハライドランプへの電力供給を停止又は低減させるよう前記電力供給手段に指示する指示手段とを備えることを特徴としてヽる。

[0012] ここで、う「電気特性」とは、例えば、ランプ電圧、ランプ電流、ランプ電力、力率を含む概念で、これらの上位概念として用いている。

また、「前記検出結果から、現在の放電が、前記外管内で且つ前記発光管の外部で発生した外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にあるか否かを判定する」とは、例えば、実施例 1から実施例 4、実施例 6、 7で説明した判定基準によりなされ、これらの判定基準'判定内容の上位概念として用いている。

[0013] 一方、前記判定手段は、前記検出結果が少なくとも正常点灯時の検出結果と異なるときに、現在の放電が前記外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にあると判定することを特徴とし、また、前記判定手段は、外管内放電の状態又は外管内放電前の状態にあるときに見られる放電の特徴を基にして判定している。

前記検出手段が検出する電気特性は、ランプ電圧及びランプ電流の少なくとも 1つであることを特徴として、る。

[0014] 一方、前記放電の特徴は、立ち消え又は再始動を繰り返すことであり、前記判定手段は、前記検出結果力も立ち消え又は再始動の回数を計数して、計数した回数が所定回数になったときに、現在の放電が前記外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にあると判定することを特徴とし、前記放電の特徴は、検出される電気特性の変動が大きいことであり、前記判定手段は、正常点灯時の検出結果から設定された判定基準に対して前記検出結果が前記判定基準から外れて上下に変動した回数を計数して、当該回数が所定回数になったときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴として、る。

[0015] また、前記電力供給手段は、交流電力を供給し、前記放電の特徴は、半波放電することであり、前記判定手段は、前記検出結果が半波放電の特徴的な電気特性を継続的に示すときに、現在の放電が前記外管内放電の状態であると判定することを特徴としている。

さらに、前記特徴的な電気特性を継続的に示すときとは、半波放電の放電時間又は半波放電の発生回数が、所定値以上になったときであることを特徴としている。

[0016] 一方、前記放電の特徴は、外管内放電が安定していることであり、前記判定手段は、前記検出結果が所定の上限値よりも大きい値となった回数又は前記検出結果が所定の下限値よりも小さい値となった回数が所定回数になったときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴とし、或いは、前記放電の特徴は、外管内放電が安定していることであり、前記判定手段は、前記検出結果が所定の上限値よりも大きい値となった時間又は前記検出結果が所定の下限値よりも小さい値となつた時間が所定時間以上になったときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴として、る。

[0017] 前記電力供給手段は、正極及び負極の交流電力を供給し、前記検出手段は、交流電力の各極性毎で電気特性を検出し、前記判定手段は、交流電力の各極性毎で判定していることを特徴とし、また、前記電力供給手段は、正極及び負極とを反転させる交流電力を供給し、前記放電の特徴は、極性反転直後に急峻な電気特性変化が発生することであり、前記検出手段は、極性反転直後の電気特性を検出し、前記判定手段は、極性反転直後に急峻な電気特性変化が発生しているときに、現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴としている。

[0018] さらに、前記判定手段は、極性反転から所定期間後に検出した電気特性が所定値以上のときに、前記急峻な電気特性変化が発生したとすることを特徴とし、また、前記判定手段は、極性反転カゝら所定期間後に検出した電気特性を基にして算出した平均値又は実効値が所定値以上のときに、前記急峻な電気特性変化が発生したとすることを特徴とし、さらには、前記判定手段は、極性反転直後に急峻な電気特性変化が所定回数発生しているときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴としている。

[0019] 一方、前記点灯装置は、前記メタルハライドランプの点灯開始力所定時間が経過するまでは、前記判定手段が、現在の放電が外管内放電の状態又は外管内放電前の状態にある力否かの判定をしな、ようにするマスク期間を有することを特徴としてヽる。

一方、前記メタルノヽライドランプにおいて、前記外管内は真空排気されていることを特徴とし、また、前記メタルハライドランプにおいて、前記外管内は窒素ガスが封入されていることを特徴とし、さらには、前記メタルノヽライドランプにおいて、前記発光管内にはバッファガスとしてキセノンガスが封入されて！、ること特徴として！/、る。

[0020] また、前記メタルハライドランプにおいて、前記発光管内には前記金属ハロゲンィ匕物として少なくともハロゲンィ匕プラセォジゥムとハロゲンィ匕ナトリウムとが封入されていることを特徴とし、或いは、前記メタルノヽライドランプにおいて、前記発光管内には前記金属ハロゲンィ匕物として少なくともハロゲンィ匕セリウムとハロゲンィ匕ナトリウムとが封入されていることを特徴とし、さらには、前記発光管は、内部に一対の電極を備え、発光管の内径を D (mm)、一対の電極間を L (mm)とするとき、 LZD≥4なる関係式を満たすことを特徴としている。

発明の効果

[0021] 本発明に係る照明システムは、現在の放電が外管内放電又は外管内放電の前の状態と判定されると、ランプへの給電が停止又は低減されるので、外管が破損するようなことを無くすことができる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明に係る実施の形態に用いるランプの構造を示す。

[図 2]発光管の断面図を示す図である。

[図 3]ランプを点灯させるための点灯装置の回路構成図である。

[図 4]ランプ電圧とランプ電力との相関図である。

[図 5]点灯装置の安定点灯時における動作説明のための波形図である。

[図 6]点灯装置の安定動作時における動作説明のための図である。

[図 7]点灯装置の始動時における動作説明のための波形図である。

[図 8]点灯装置の動作を示すフローチャートである。

[図 9]正常な放電の状態及び外管内放電前の状態におけるランプ特性の波形概略図である。

[図 10]外管内放電時のランプ電圧、電流波形である。

[図 11]外管内放電時のランプ電圧、電流波形である。

[図 12]ランプ電圧の変動を示す図である。

[図 13]外管内放電時のランプ電圧、電流波形である。

[図 14]実施例 1における点灯装置の動作を示す。

[図 15]実施例 2における点灯装置の動作を示す。

[図 16]実施例 3における点灯装置の動作を示す。

[図 17]実施例 4における点灯装置の動作を示す。

[図 18]実施例 5における点灯装置の動作を示す。 [図 19]図 10の極性反転直後の波形に相当する拡大図である。

[図 20]実施例 6における点灯装置の動作を示す。

[図 21]実施例 6における外管内放電時に観察される波形の概念図である。

[図 22]外管内放電時に観察される波形の概念図である。

[図 23]実施例 7における点灯装置の動作を示す。

[図 24]実施例 7における点灯装置の動作を示す。

[図 25]実施例 8における点灯装置の動作を示す。

[図 26]実施例 8における点灯装置の動作を示す。

[図 27]本発明に係る点灯装置の変形例である。

[図 28]本発明に係る点灯装置の変形例である。

[図 29]本発明に係る発光管の変形例である。

[図 30]変形例 1におけるランプ特性の波形図である。

[図 31]変形例 2におけるランプ電圧の波形を示す図である。

[図 32]変形例 2における点灯装置の動作を示す図である。

符号の説明

[0023] 1 ランプ

3 外管

4, 5 電力供給線

6 発光管

7 口金

Q1〜Q4 スイッチング素子

S1 制御部

Kl, K2 ICドライバ

La ランプ

発明を実施するための最良の形態

[0024] <実施の形態 >

1.ランプについて

図 1は、本発明に係る実施の形態に用いるランプの構造を示す。本実施の形態におけるランプ 1は、定格ランプ電力 150Wのセラミックメタルノヽライドランプであり、以下、このランプ 1を例にして説明する。

[0025] ランプ 1は、一端部（図 1では下端に相当する。）が閉塞され、他端がフレア 2により封着された外管 3と、フレア 2を介して外管 3内に引き込まれた二本の電力供給線 4, 5と、外管 3内でこれら電力供給線 4, 5によって支持された発光管 6と、外管 3の他端部に固着された口金 7とを備えている。なお、口金 7には、例えば、ねじ込み式 (E形）が用いられている。

[0026] 外管 3は、例えば、硬質ガラスやホウケィ酸ガラス等の材料で構成され、例えば、ホゥケィ酸ガラス力もなるフレア 2により封着され、その内部は、 300 (K)での気圧が 1 X 10— ¹ (Pa)程度の真空状態にある。もちろん、必要に応じて外管 3内に、例えば、窒素を封入しても良い。外管 3内に窒素を封入した場合、外管内放電の発生確率を低下させることができる。

[0027] 電力供給線 4, 5は、例えば、ニッケル又は軟鋼等の材料で構成され、その一部がフレア 2により封止されることにより、一端側が外管 3内に引き込まれ、また、他端が外管 3の外側で口金 7に接続されている。なお、他端の口金 7への電気的接続は、一方の電力供給線 4が口金 7のアイレット部 8に、他方の電力供給線 5が口金 7のシェル部 9にそれぞれ接続されることで行われる。

[0028] また、電力供給線 5のうち、外管 3内に引き込まれた部分の一部には、点灯中、この電力供給線 5の表面力光電子が発生しないように、例えば、酸ィ匕アルミニウムからなるチューブ 10が被覆されている。さらに、電力供給線 5には、外管 3内を真空状態にした場合において、外管 3内のガス不純物を捕捉するためにゲッター 11が取り付けられている。

[0029] 図 2は、発光管の断面図を示す図である。

発光管 6は、図 2に示すように、筒状の本管部 15と、当該本管部 15の両端に設けられた細管部 16とを備える外囲器 17を有する。ここで、本管部 15は、円筒部 12と、当該円筒部 12の両端部に形成されたテーパ部 13と、当該テーパ部 13における円筒部 12と反対側の端部に形成されたリング部 14とからなり、細管部 16が、前記リング部 14に、例えば、焼きばめ加工により連結されている。なお、外囲器 17を構成する本管部 15及び細管部 16は、多結晶アルミナ材料 (セラミック材料)から構成される。

[0030] なお、図 2に示した例では、本管部 15における円筒部 12、テーパ部 13及びリング部 14はそれぞれ一体成形されており、繋ぎ目はない。もちろん、円筒部、テーパ部及びリング部等がそれぞれ焼きばめによって一体ィ匕されていても良い。また、本管部 15と細管部 16とが一体成形されて、ても良、。

また、外囲器 17を構成する材料としては、多結晶アルミナ以外にイットリウム—アルミニゥム—ガーネット (YAG)、窒化アルミニウム、イットリア、又はジルコユア等の透光 '性セラミックを用、ることができる。

[0031] 発光管 6内には、発光物質としての金属ハロゲン化物、始動用のバッファガス等が封入されている。具体的には、金属ハロゲン化物としては、例えば、ヨウ化プラセォジゥム、ヨウ化ナトリウム力また、ノッファガスとしては、キセノンガス (Xe)が室温で 20 ( KPa)となるようにそれぞれ封入されている。なお、金属ハロゲンィ匕物及びバッファガス以外に、液体水銀が総量として、例えば、 10 (mg)封入されている。

[0032] 金属ハロゲン化物としてヨウ化プラセォジゥムとヨウ化ナトリウムとを用いることにより、発光効率を向上させることができる。し力しながら、ヨウ化プラセォジゥムおよびヨウ化ナトリウムに代えて、ヨウ化セリウムおよびヨウ化ナトリウムを用いても、発光効率を向上させることができる。もっとも、所望の色温度、演色性を得るために上記した金属ハロゲンィ匕物以外に、公知の金属ハロゲンィ匕物を適宜封入することができる。

[0033] 発光管 6の内部には、一対の電極 18が対向配置されている。

電極 18は、図 2に示すように、電極軸 20と、当該電極軸 20の先端に設けられた電極コイル 21とからなり、電極軸 20における電極コイル 21と反対側端部が電極導入体 22〖こ取着されている。なお、電極軸 20は、例えば、直径 0. 5 (mm)のタングステン棒が用いられ、また、電極コイル 21は、例えば、電極軸 20と同じ材料であるタンダステンが用いられている。

[0034] 電極導入体 22は、電極軸 20が接続されている第一の部材 24aと、当該第一の部材 24aに連結されると共に電極供給線 4, 5に接続される第二の部材 24bとを有している。第一の部材 24aは、例えば、モリブデンや導電性サーメットから構成され、第二の部材 24bは、例えば、二オビゥムカも構成されている。なお、第一及び第二の部材 24a, 24bの直径は、例えば、 0. 9 (mm)である。

[0035] 電極 18は、電極軸 20が略同一軸（図 2中、「C」で示す。）上であって、電極コイル 2 1同士を対向させて、両者の間隔が所定距離となる状態で、電極導入体 22が細管部 16内で封着されている。

つまり、電極導入体 22が細管部 16内に挿通した状態で、電極導入体 22の第二の部材 24bと細管部 16とで形成される隙間にガラスフリット 23を流し込み、このガラスフリット 23が硬化することで、発光管 6を気密封止状に電極導入体 22が細管部 16に固着される。なお、本管部 15における電極 18が対向する部分に、放電空間 19が形成される。

[0036] 発光管 6を構成する円筒部 12の内径 Dは、例えば、 4 (mm)であり、発光管 6の内容積は、電極 18が挿入された状態で、例えば、 0. 45 (cc)である。また、発光管 6の管壁負荷は、例えば、 20(WZcm² )〜35 (WZcm²)の範囲内に設定されている。さらに、発光管 6内に配されている電極 18間の距離 (電極コイル 21の先端同士の距離) Lは、例えば、 32 (mm)であり、 LZDは 8となる。これは、ランプの高効率化を図るためであり、 LZD≥ 2なる関係式を満たしている。なお、一層の高効率化を図るために、 LZD≥4なる関係式を満たすことが好ましい。

[0037] 2.点灯装置の構成について

図 3は、ランプを点灯させるための点灯装置の回路構成図である。

ここで、上記構造のランプ 1を図 3では放電ランプ Laとして表示している。本発明に係る点灯装置は、矩形波点灯方式を採用している。これは、背景技術の欄で説明したように、音響的共鳴現象を回避するためである。

[0038] 点灯装置は、図 3にも示すように、交流電源 Vsに接続された直流電源回路 Aと、当該直流電源回路 Aの出力端に接続されたインバータ回路 Bとを含み、このインバータ回路 Bの出力端にランプ Laが接続されて、る。

(1)直流電源回路 A

直流電源回路 Aは、整流回路 DB、昇圧チヨツバ回路、平滑コンデンサ COとからなり、交流電源 Vsの交流電圧を所定電圧値の直流電圧に整流，平滑する機能を有する。 [0039] 整流回路 DBは、例えば、ダイオードブリッジを用いて構成された、所謂、ブリッジ整流器である。なお、もっとも、他の電子部品、例えば、 GTOサイリスタを用いた整流回路であっても良い。

昇圧チヨッパ回路は、インダクタ LO、スイッチング素子 QO、ダイオード DOを備え、ィンダクタ LO、スイッチング素子 QOが直列回路を構成して、整流回路 DBの両端に接続されている。また、ダイオード DOと平滑コンデンサ COは直列回路を構成して、スィツチング素子 QOに対して並列に接続されている。

[0040] スイッチング素子 QOは、例えば、 N型電界効果トランジスタが用いられる。この場合は、トランジスタのベースが制御部 SOに接続され、ドレインがインダクタ LOとダイォード DOとの間に、ソースがコンデンサ COと整流回路 DBとの間に夫々接続されている。制御部 SOは、平滑コンデンサ COの両端の電圧 V に基づいて、スイッチング素子

DC

QOをオン Zオフ制御して、る。

[0041] (2)インバータ回路 B

インバータ回路 Bは、主に、スイッチング素子 Q1〜Q4、インダクタ LI, L2、コンデンサ CI, C2、 ICドライノく（例えば、 IR社製 IR2308)K1, K2、制御部 SIで構成される。

図 3に示すように、スイッチング素子 Ql, Q2は直列状態で接続され、同様に、スィツチング素子 Q3, Q4も直列状態で接続されて、これらが直列電源回路 Aに対して並列に接続されている。

[0042] また、インダクタ L2とコンデンサ C2は、後述するランプ始動時に高圧共振パルスを発生させるィグナイタ回路を構成し、インダクタ L2とコンデンサ C2とを直列に接続して、これらが前記スイッチング素子 Q2に対して、並列に接続されている。

直列状態に接続されているインダクタ L2とコンデンサ C2との間と、スイッチング素子 Q3, Q4との間には、ランプ Laとインダクタ L1とが直列状態で接続され、またインダクタ L2とランプ Laに対して、フィルタ用のコンデンサ C 1が並列に接続されて!、る。

[0043] また、ランプ Laの電圧を検出するために、ランプ Laの両側（ここでは、直列接続されているインダクタ L2とランプ Laの両端であるが、当然ランプ Laの両端でも良い。）には、直列接続された抵抗 Rl, R2と、同じく抵抗 R3, R4がそれぞれ接続されている。制御部 SIは、ランプ Laのランプ電圧の検出結果に基づいて、 ICドライバ Kl, K2を介して、スイッチング素子 Ql, Q2, Q3、 Q4をオン.オフ動作させる。

[0044] スイッチング素子 Ql, Q2, Q3, Q4は、例えば、 N型電界効果トランジスタが用いられている。スイッチング素子 Ql, Q3のソースがスイッチング素子 Q2, Q4のドレインに接続され、各スイッチング素子 Ql, Q2, Q3, Q4のゲートが ICドライバ Kl, K2に接続されている。

制御部 S1は、マイコンにより構成され、また、予め設定されたランプ電圧とランプ電力の相関テーブル (以後、「Wテーブル」とする。）を有しおり、ランプ電圧を抵抗 R1 〜R4によって検出し、前記 Wテーブルに基づいて、検出したランプ電圧に応じてスイッチング素子 Q 1〜Q4のオン Zオフ動作を行、、ランプ 1に適切な電力を供給する

[0045] 図 4は、ランプ電圧とランプ電力の相関図を示す。 Wテーブルは、図 4に示す相関図となるような、ランプ電圧と、このランプ電圧に対応するランプ電力とをテーブルにしたものである。

ここで、ランプ 1に適切な電力を供給する方法として、例えば、スイッチング素子 Q3 , Q4のオン動作時間を長短することで行える。

[0046] 具体的には、制御部 S1は、抵抗 R1〜R4により分圧された電圧をマイコンにより A /D変換した値をランプ電圧として認識する。すなわち、ランプ電圧を検出するには、抵抗 R2の両端電圧 V と抵抗 R4の両端電圧 V との差の絶対値を求めることでラ

2 R4

ンプ電圧値として認識する。

また、通常、電子式点灯装置においては、ランプ始動用の高圧ノルス電圧を発生するィグナイタ回路を搭載しており、本点灯装置においても、スイッチング素子 Q1, Q2とインダクタ L2、コンデンサ C2でィグナイタ回路を構成する。なお、ランプ始動時においても、スイッチング素子 Ql, Q2のオン Zオフ動作は、 ICドライバ K1を介して制御部 S1で行われる。

[0047] 3.点灯装置の基本動作について

(1)ランプ正常点灯時について

図 5は、点灯装置の正常点灯時の動作説明するための波形図であり、図 6は、点灯装置の正常点灯動作時の動作説明のための図である。なお、図 5には、各スィッチング素子 Q1〜Q4のランプ点灯時のタイムチャートが示されている。

[0048] 先ず、制御部 S1は、図 5に示すように、スイッチング素子 Ql, Q2を数 10 (Hz)〜数 100 (Hz)の低周波でオン Zオフ動作させ、一方、スイッチング素子 Q3, Q4を数 10 (kHz)の高周波でオン Zオフ動作させる。

これによつて、図 6に示すように、インダクタ L1には電流 I が流れ、ランプ Laには、

L1

コンデンサ C1によって電流 I の高周波成分を除去した Ilaのような略矩形波電流が

L1

流れる。

[0049] このようにインバータ回路 Bは、ランプ電流の限流機能と、ランプに高周波成分を除去した矩形波電流の供給機能とを同時に有する。

(2)ランプ始動時について

ランプ始動時や点灯装置の出力端にランプが接続されてヽな、状態 (以後、これらの状態を併せて、「無負荷状態」とする。）のィグナイタ回路の動作について説明する

[0050] 直列に接続されたインダクタ L2とコンデンサ C2は、ある周波数 flの電圧を印加することにより共振 (共振回路を構成する。）する。ここで、周波数 flはスイッチング素子 Ql, Q2の動作機能とインダクタ L2のインダクタンス、コンデンサ C2の容量等を考慮して数 10 (kHz)〜数 100 (kHz)に設定される。

図 7は、ランプ始動時における点灯装置の動作説明のための波形図である。

[0051] 制御部 S1は、スイッチング素子 Ql, Q2を、図 7のパルス発生区間のように、交互にオン Zオフする。

これにより、スイッチング素子 Q1がオンのときは、直流電源回路 Aの出力電圧力スイッチング素子 Q1とインダクタ L2とコンデンサ C2とよりなる閉回路に印加する。一方、スイッチング素子 Q2がオンのときは、スイッチング素子 Q1がオンのときにコンデンサ C2に蓄えられた電荷を、コンデンサ C2自身とインダクタ L2とスイッチング素子 Q2 よりなる閉回路に放出する。

[0052] 以上の動作を繰り返すことで、インダクタ L2とコンデンサ C2の接続点に高圧共振パルス電圧を発生させる（図 7の「パルス発生区間」である。 )。この共振パルス電圧がランプ Laの片端に印加すると、ランプ内部の電極間に絶縁破壊が引き起こり、ランプが始動する。

尚、ィグナイタ動作には直接関係しないが、ランプ始動後の電流回路を形成するために、スイッチング素子 Q3, Q4に関してもパルス発生区間において図 7のように動作させる。

[0053] また、ランプの点灯判別をするために、例えば、数 10 (ms)のパルス発生区間後に半周期の期間だけ、図 5に示した矩形波動作を Via判別区間として設けている。さらに上記ィグナイタ動作は、ランプの始動性とランプの電極への負担を考え、パルス発生区間を数 10 (ms)継続した後、数 100 (ms)動作停止する間欠区間を設けている。

[0054] (3)点灯装置の動作につ！、て

次に、制御部 S1における上記の始動時、ランプ点灯時、無負荷時の動作について説明する。

図 8は、点灯装置の動作を示すフローチャートである。以下、同図を用いて順次説明する。

[0055] 無負荷動作であるランプ始動動作から、ランプ始動後の矩形波出力動作でのフロ一を、（1)始動動作、（2)無負荷時動作、（3)第 1半波サイクル時動作、（4)第 2半波サイクル時動作の 4つに大別する。ここでいう「半波サイクル時」とは、ランプ電圧の極性が「正極」側、又は「負極」側のサイクルを、う。

まず、ステップ 1 1で点灯装置を始動させ、ステップ 2-1で、無負荷時に回路をィダナイタ動作させる信号を ICドライバ Kl, K2に出力する。つまり、制御部 S1は、図 7 に示すように、 ICドライバ Kl, K2を介してスイッチング素子 Ql, Q2, Q3, Q4をオン Zオフさせて、ィグナイタ回路により共振パルスを発生させ、当該パルス電圧をランプ Laに印カロする。そして、ステップ 2— 2で、ランプ電圧 Vialを読み込む。このランプ電圧 Vialの読み込みは、抵抗 R2の電圧 V と抵抗 R4の電圧 V との差カゝら認識する。

R2 R4

[0056] ランプ電圧 Vialの読み込みが完了すると、ステップ 2— 3で無負荷判別する。無負荷判別は、予め設定された電圧閾値 Vmaxとランプ電圧 Vialとの比較により行い、 V lal > Vmaxの場合に無負荷であると判別する。例えば、本実施の形態で説明しているランプは、正常点灯時のランプ電圧 Viaが 9 O (V)に設定されており、当然、無負荷動作時におけるランプ電圧 Viaは前記 90 (V) よりも高い。従って、ランプ電圧に対する電圧閾値 Vmaxは、正常点灯時のランプ電圧よりも高ぐ且つ、無負荷動作時のランプ電圧より低ければ、ランプ電圧から無負荷動作であるか否かを判別できる。

[0057] 電圧閾値 Vmaxの値としては、点灯開始時のグロ一放電中のランプ電圧を基準にでき、本実施の形態におけるランプでは、グロ一放電中のランプ電圧 Viaが 250〜3 50 (V)であり、正常時におけるランプ電圧の 2. 5倍〜 4倍程度が好ましい。

そして、ステップ 2— 3で無負荷であると判別されれば（図中の「Y」である。）、ランプ Laが、例えば、まだ始動（点灯）していない状態であり、ステップ 2— 1に移行し、また、ステップ 2— 3で無負荷でないと判定されれば（図中の「N」である。）、この状態はランプが始動した状態であるので、ステップ 2— 4に移行する。

[0058] ステップ 2— 4において、ランプ始動直後の専用の Wテーブルを読み込み、第 1半波サイクルの限流動作の目標値 W1を設定する。

ステップ 3— 1では、設定された限流動作目標値 W1に応じた信号、例えば、スイツチング素子におけるオン動作時間を変えた信号を ICドライバ Kl, K2に出力しつつ、ステップ 3— 2で現時点でのランプ電圧を Vialとして読み込む。

[0059] ステップ 3— 3で、ステップ 2— 3と同様の無負荷判別をし、もし、立ち消え等が起こり無負荷と判別されれば（図中の「Y」である。）、再点灯させるために、ステップ 2—1へ移行する。点灯を継続していれば（図中の「Ν」である。）、ステップ 3— 4へ移行する。ステップ 3—4において、 Vialに応じて次回（第 2)の半波サイクルの限流動作目標値 W2を Wテーブルより読み込み設定する。このとき、第 1の半波サイクル時におけるランプ電圧と、第 2の半波サイクル時におけるランプ電圧とでは、極性が反転するため、現在のランプ電圧の極性を見れば、次回の半波サイクルが第 1か第 2であるかが判定でき (ここでは、次回が第 2の半波サイクルである。）、判定した次回の半波サイクルの Wテーブルを読み込むことになる。なお、 Wテーブルは、第 1半波サイクル及び第 2半波サイクルとも共通である。

[0060] ステップ 3— 5において、第 1半波サイクル動作を完了し、極性反転の信号を ICドラィバ Kl, K2に出力する。具体的には、制御部 S1は、スイッチング素子 Q1のオン動作、スイッチング素子 Q4のオン Ζオフ動作を停止する一方、スイッチング素子 Q2をオン動作の信号、スイッチング素子 Q3にオン Ζオフ動作の信号を ICドライバ Kl, Κ 2を介して出力する。

[0061] ステップ 4 1において、ステップ 3— 4で読み込んだ Wテーブルの限流動作目標値 W2に応じた信号を ICドライバ Kl, Κ2に出力しつつ、ステップ 4— 2でランプ電圧を Vla2として読み込む。

ステップ 4— 3で、ステップ 2— 3及びステップ 3— 3と同じように、 Vla2>Vmaxの時に無負荷であると認識するような無負荷判別を行い、もし立ち消え等が起こり無負荷と判別されれば（図中の「Y」である。）、ステップ 2—1へ移行する。点灯を継続していれば（図中の「Ν」である。）、ステップ 4— 4へ移行する。

[0062] ステップ 4 4において、 Vla2に応じて次回（第 1)の第 1半波サイクルの限流動作目標値 W1を Wテーブル力も読み込み設定する。なお、次回の半波サイクルが第 1か第 2かは、上述と同じ、ステップ 4 2で読み込んだランプ電圧 Vla2の極性により判定される。

そして、ステップ 4— 5において、第 2半波サイクル動作を完了し、極性反転の信号を ICドライバ Kl, K2に出力し、ステップ 3—1に移行する。以後、上記動作を繰り返す。

[0063] 4.外管内放電状態の特徴について

本発明では、外管内放電の状態だけでなぐ寿命末期時に見られる、近い内に発生する外管内放電に状態の前の状態についても検出して、これらの状態である場合にランプへの電力供給を遮断又は低減するようにして!/、る。

なお、外管内放電前の状態の放電及び外管内放電を合せて、「外管内放電等」ということもあり、外管内放電前の状態及び外管内放電の状態を合せて、「外管内放電の状態等」ということもある。

[0064] それでは、外管内放電の状態等の特徴について説明する。

まず、外管内放電の状態の波形を、正常の点灯状態の波形と比較するために、図 9 (a)に、寿命末期に達していないランプが正常に点灯している状態のランプ電圧とランプ電流の波形を示す。

次に、ランプ寿命末期の一つの状態であり、外管内放電はまだ発生しておらず、ランプの立ち消えを無負荷として検出する場合のランプ電圧とランプ電流の波形を、図

9 (b)に示す。

[0065] なお、図 9 (b)に示す状態は、外管内放電前の状態に相当し、両図とも、縦方向に電圧値及び電流値を示し、横方向に時間経過を示してヽる。

この状態での放電の特徴は、同図に示すように、電気特性ランプ点灯中にランプの立ち消えが生じると、ランプ電流が流れなくなるとともに、ランプ電圧が急激に高くなつていることである。また、電気特性な特徴としては、立ち消えにより、ランプ電圧が急激に高くなり、また、ランプ電流が略「0」になる。

[0066] 図 10、図 11、図 13は、外管内放電時のランプ電圧及びランプ電流の波形図である。

これらのランプ電圧、ランプ電流の波形図は、ランプが何らかの理由でその発光管が破損し、その後外管内放電状態になった時に測定されたものである。

なお、図中のランプ電圧 Vla、ランプ電流 Ilaの波形は試験バラストの出力端で測定したものである。試験に供するランプとしてフィリップス社製 CDM— T150Wのランプ、試験に供するバラストとして矩形波点灯方式電子安定器 (松下電工製 MHC1501 Z24CK— 2E)を使用した。

[0067] また、図 10の（a)、図 11の（a)、図 13の（a)は、実際に測定されたランプ電圧及びランプ電流の波形であり、図 10の（b)、図 11の（b)、図 13の（b)は、図 10の（a)、図 1 1の（a)、図 13の（a)の波形の概略図で、破線にランプの正常な状態における点灯時のランプ電圧及びランプ電流の波形を示して、る。

図 10に示す放電の特徴は、外管内放電は安定しにくぐ電気特性な特徴としては、ランプ電圧の極性反転直後に急峻な電圧波形 (いわゆる、「再点弧電圧」であり、図中「A」で示す。）が観測され、また、ランプ電流に関しても、極性反転直後からランプ電圧の再点弧電圧が無くなった瞬間に急峻な電流波形 (いわゆる、「オーバーシュート電流」であり、図中「B」で示す。）が観測される。

[0068] なお、図 10に示す外管内放電は、上述したように不安定である力そのなかでも比較的安定した状態であり、この後、外管内放電の立ち消えと再始動とを繰り返す状態へと変化する。

図 11に示す放電の特徴は、ランプ内で生じて!/、る外管内放電中に半波放電が発生していることである。この半波放電は、図 10に示す立ち消えが生じる状態に比べて、放電が継続しやすい状態にある。この電気特性の特徴は、ランプ電流 Ilaがー方の半波サイクル時に略「0」となっていたり、一方の半波サイクル時のランプ電圧が他方の半波サイクル時のランプ電圧よりも高くなつたりすることである。

[0069] 図 11を用いて説明すると、同図の（b)に示すように、全波放電では、各半波サイクルでのランプ電圧（図中の VI、 V2)が略同じになるのに対して、半波放電では、図 1 1の（b)に示すように、各半波サイクルでのランプ電圧 (Vial, Vla2)の差が大きい。また、図 10、図 11の状態においては、上記に挙げた特徴以外に、ランプ電圧は、一定に保たれずに流動的、つまり、変動が大きい傾向にある。

[0070] 図 12は、ランプ電圧の変動を示す図である。

この図 12は、例えば、各半波サイクル毎にランプ電圧値 (絶対値)を測定して、それをプロットした図である。同図に、正常点灯時のランプ電圧示している。同図に示すように、正常のランプ点灯であればランプ電圧が高目でその変動が少な、（図中の「正常品」である。）のに対して、外管内放電が発生するとランプ電圧の変動が大きくなる (図中の「Vla」である。）のが分かる。つまり、不安定ながらも外管内放電が継続すると、ランプ電圧の値が上下に変動するという特徴が観察できた。なお、ここでいう「上下」とは、ランプ電圧又はランプ電流の値が高くなつたり、低くなつたりすることをいう。

[0071] 図 13に示す放電の特徴は、ランプ内の異極間の距離が最も近いランプの根元で外管内放電が発生し、放電は最も安定して継続していることである。

また、この外管内放電が安定して発生した状態での電気特性な特徴にっ、ては、図 10及び図 11で示す急峻なランプ電圧及びランプ電流の変動が見られず、本放電でのランプ電圧は定格のランプ電圧 (本実施の形態では、 90 (V)である。）に比べて高電圧（例えば、 180 (V)である。）になっている。

[0072] つまり、図 13に示す状態では、ランプ電圧又はランプ電流が正常点灯時の同じような波形になるが、その電圧及び電流値とが異なる状態でアーク放電が安定して継続する。なお、この場合は、立ち消えのない放電状態である。

5.点灯装置の特徴動作について

点灯装置の制御部 S1は、上記外管内放電の状態等のときに示す特有の現象（図 9〜図 13)に着目し、検出結果に各現象の電気特性の特徴があると、現在の放電が外管内放電の状態等と判定して、ランプへの電力供給を遮断するものである。

[0073] つまり、制御部 S1は、図 8のフローチャートにおいて、外管内放電状態にはなっていないが近い内に外管内放電状態になるような状態 (この状態は「外管内放電前の状態」である。）或いは外管内放電状態を検出するための処理を行うフローを新たに追加することで、外管内放電前の状態又は外管内放電の状態となると、回路動作を停止又は電力の出力を低減させるように構成して、る。

[0074] ここで、外管内放電の状態等の発生の検出には、例えば、以下の方法がある。

a.ランプ電圧又はランプ電流の値を検出する検出手段と、検出結果からランプの立ち消えを検出してその立ち消え回数を計数する手段を備え、立ち消え回数が規定回数を超えたときに外管内放電の状態等にあると判定する方法 (後述の実施例 1)。 b.ランプ電圧又はランプ電流の値を検出する手段と、その検出値が設定された判断基準に対して上下する回数をカウントする手段を備え、その回数が所定回数を超えたときに外管内放電であると判定する方法 (後述の実施例 2)。

[0075] cランプ電圧又はランプ電流の値を検出する検出手段と、検出結果から半波放電となった状態の継続時間又はその回数を積算してカウントする手段を備え、カウントされた継続時間又は回数が設定値以上になったときに外管内放電等であると判定する方法 (後述の実施例 3)。

d.ランプ電圧又はランプ電流の値を検出する手段と、検出値が設定された下限値以下 (又は上限値以上）となった状態の継続時間又はその回数を積算してカウントする手段を備え、カウントされた継続時間又は回数が設定値以上になったときに外管内放電等であると判定する方法 (後述の実施例 4)。

[0076] e.ランプ電圧又はランプ電流の値を検出する手段と、検出結果から、極性反転後に急峻な電気特性の変化の回数を積算してカウントする手段を備え、カウントされた回数が設定値以上になったときに外管内放電等であると判定する方法 (後述の実施例 6, 7)。

以下、上記で説明したの各現象に基づいて、制御部が動作する例を実施例として説明する。

[0077] なお、各実施例における制御部 S1は、ランプ 1の電気特性を検出する検出手段と、検出された電気特性 (本発明の検出結果に相当する。）から放電が外管内放電の状態等であるか否かを判定する判定手段と、現在の放電が外管内放電の状態等である判定されたときに点灯動作を停止するよう指示する指示手段とを備える。

(1)実施例 1

本実施例 1では、ランプの寿命末期時に発生した立ち消えを繰り返している状態、つまり、図 9に示す状態のときに、回路の動作を停止させるようにしている。

[0078] 本実施例 1は立ち消えを繰り返す状態のランプにおいて、立ち消えによる電気特性の変化を積極的に検出するものである。具体的には、ランプが始動した後に立ち消えした場合のみ、その立ち消え回数を計数し、ある回数に達した時に点灯動作を停止させる機能を制御部 S 1に設けて、る。

具体的には、検出手段は、図 3で示したランプ電圧 Viaを検出し、判定手段は、ランプ電圧 Viaの値によって図 8のステップ 2— 3での無負荷判別と同じ判別を行、、無負荷の状態、つまり、立ち消えしていると判定すると共に、立ち消えの回数を計数して、この回数が所定回数に達すると外管内放電前の状態であると判定し、指示手段は、スイッチング素子 Q1〜Q4にオフ信号を出力する。

[0079] それでは、本実施例 1の動作を説明する。

図 14は、実施例 1における点灯装置の動作を示す。

なお、図 14で示すフローは、基本的には、図 8で示すフローの一部に、現在の放電が上記外管内放電前の状態である力否かの判定をおこなうフローを挿入したものであり、図 14で示すステップの番号力図 8で示すステップの番号と同じ場合には、そのステップの処理は、図 8で示したステップと同処理をして!/、る。

[0080] すなわち、図 8のステップ 3— 3もしくは図 8のステップ 4— 3において、無負荷であると判別された時にその回数を計数する。そして、その回数がある所定回数 Aに達したときに回路動作を停止、例えば、 ICドライバ Kl, K2に、スイッチング素子 Q1〜Q4をオフのままにする信号を出すようにして!/、る。

具体的には、図 14に示すように、ステップ 3— 3で無負荷と判定されると（図中の「Y 」である。）、ステップ 3— 3—1で立ち消え回数を計数する。そして、ステップ 3— 3— 2 で立ち消え回数が所定回数 Α未満であれば（図中の「Υ」である。）、図 8のステップ 2 1に移行する。一方、ステップ 3— 3— 2で立ち消え回数が所定回数 Α (例えば、 20 回）に達すると（図中の「N」である。 )、外管内放電前の状態と判定し、ステップ 5 - 1 で回路動作を停止する（つまり、スイッチング素子にオフ動作を指示する)。

[0081] また、ステップ 4— 3で無負荷と判別されると（図中の「Y」である。）、ステップ 4— 3— 1で立ち消え回数を計数する。そして、ステップ 4— 3— 2で立ち消え回数が所定回数 Α未満であれば（図中の「Y」である。 )、図 8のステップ 2— 1に移行する。ステップ 4— 3— 2で立ち消え回数が所定回数 Αに達すると（図中の「Ν」である。）、外管内放電前の状態と判定し、ステップ 5— 1で回路動作を停止する。

[0082] ここで、立ち消え回数は、ステップ 3— 3— 1で計数した場合、ステップ 4 3— 1で計数した場合に別々にカウントされるのでなぐ両者同じものとして加算される。また、所定回数 Αは、ここでの説明では、 20回であつたが、この回数 Aは、 20回に限定するものではなぐ例えば、 10回でも良い。つまり、所定回数 Aは、定格ランプ電力ゃランプの特性、ランプのサイズ等によって適宜決定されるもので、例えば、ランプのサイズが小さ!/、場合は、外管内放電が生じたときに口金に近、ために熱が伝わりやす!/ヽために、回数 Aを小さく設定したり、逆に、供給電力が小さい場合には、放電による熱量が小さいために、回数 Aを大きく設定したりできる。

[0083] (2)実施例 2

本実施例 2では、ランプ電圧の値が上下に変動している状態、つまり、図 10及び図 11の波形において半波サイクル毎のランプ電圧をプロットした図 12に示す状態のときに、回路の動作を停止させるようにしている。

具体的には、ランプ始動後、制御部 S1において、第 1半波サイクル、第 2半波サイクルのそれぞれで読み込んだランプ電圧 Via 1がある閾値 Vrefl (本発明の判断基準に相当する。）より高ぐかつそれ以後に読み込んだランプ電圧 Vla2、 Vialがその閾値 Vreflより低くなつた回数をカウントし、ある回数に達した時に点灯装置の動作を停止させている。

[0084] 具体的には、判定手段は、例えば、検出したランプ電圧 Viaが、一定値である閾値 Vreflに対し上下に変化した回数を計数し、その計数した回数が所定回数 Bに達した時に、放電が外管内放電の状態等であると判定し、指示手段はスイッチング素子にオフ信号を出力する。

それでは、本実施例 2の動作を説明する。なお、上記の閾値 Vreflは、図 12の Vre fが対応している。

[0085] 図 15は、実施例 2における点灯装置の動作を示す。

制御部 S 1は、第 1半波サイクル時に検出したランプ電圧 Via 1の閾値 Vref 1に対して上下に変化した回数を計数し、その計数した回数が所定回数 Bに達した時に給電を中止するステップを、図 8のステップ 3— 2からステップ 3— 5までのいずれかの間で行う。つまり、上記のステップを、ステープ 3— 2とステップ 3— 5との間のどこかに挿入すれば良ぐ例えば、ステップ 3— 2とステップ 3— 3の間に挿入しても良いし、ステツプ 3— 4とステップ 3— 5との間に挿入しても良!、。

[0086] なお、図 15では、上記ステップをステップ 3— 2とステップの 3— 5とのいずれかの間で行えば良いので、ステップ 3— 2からステップ 3— 2—1に移行する矢印、ステップ 3 - 3からステップ 3 - 5に移行する矢印を破線で記載して!/、る。

また、同様のフローを第 2半波サイクルにだけ設ける、つまり、図 8のステップ 4— 2と 4— 5の間のどこかにだけ挿入することでも上記と同じ効果が得られる。さらには、同様のフローを、第 1半波サイクルと第 2半波サイクルとの両サイクルに設けると、より確実にランプ電圧の変動を検出することができる。

[0087] 具体的には、図 15に示すように、ステップ 3— 2で読み込んだランプ電圧 Vialに対し、ステップ 3— 2—1で閾値 Vrefl (例えば、 55 (V) )との大小を比較する。 Vlal >V ref 1の場合（図中の「 Y」である。）に、 flag 1 = 1を立てて (ステップ 3— 2— 2)、ステツプ 3— 3に移行する。

そして、第 2半波サイクルが終了して、次回の第 1半波サイクルに検出された Vial に対して、ステップ 3— 2—1で Vreflとの大小を比較する。 Vial > Vref 1でないとき（図中の「N」である。）、つまり、 Vial≤ Vref 1のときは、ステップ 3— 2— 3で flagl = 1 が既に成立して、る力否かを判定する。

[0088] flag = 1の場合（図中の「Y」である。）、つまり、これは、ランプ電圧 Vialが閾値 Vre flに対して上下に変化したことを示しており、ステップ 3— 2— 4で Via変動回数の力ゥント値を増やすと共に、 flagl = 0とする (ステップ 3— 2— 5)。

そして、ステップ 3— 2— 6で、 Vial変動回数が所定回数 B (例えば、 60回）に達した (Via変動回数く Bでない）と判定されたときに（図中の「N」である。）、ステップ 5—

1に進み、回路動作を停止するよう指示する。

[0089] 上記構成により、ランプ電圧の変動を検出して、図 10及び図 11に代表されるように

、放電が不安定ながらも外管内放電を継続する状態を検出でき、ランプ電圧 Vialの値が上下に変動するという特徴をとらえて、外管内放電の状態等を検出することができる。

ここで説明した閾値 Vreflは、 55 (V)であった力 55 (V)に限定するものではなぐ例えば、 60 (V)でも良い。つまり、 Vreflは、外管内放電時のランプ電圧によって設定され、この電圧は、電力供給線間の距離や正常時に印加されるランプ電圧等によつて決まるので、実際のランプに基づ、て決定すれば良、。

[0090] また、 Via変動回数に対する所定回数 Bも、 60回に限定するものではなぐ電極や封入物等のランプ設計等により適宜決定すれば良い。

(3)実施例 3

本実施例 3では、外管内放電が半端状態で放電を継続している場合、つまり、図 1 1に示す状態（図 11の（a)にお、てランプ電流 Ilaがー方の半波サイクル時に略「0」となっていたり、図 11の（b)において一方の半波サイクル時のランプ電圧 (Vla2)が他方の半波サイクル時のランプ電圧 (Vial)よりも高くなつたりする。）のときに、回路の動作を停止させるようにしている。換言すると、本実施例 3は、放電が半波状態で継続している場合において、半波状態の回数を計数して、この回数が所定回数以上となった時に回路動作を停止するものである

具体的は、判定手段は、例えば、一方の半波サイクル時のランプ電圧が他方の半波サイクル時のランプ電圧よりも高くなると傾向から、検出した一方の半波サイクルのランプ電圧 Viaと他方の半波サイクルのランプ電圧 Vla2との電圧差がある閾値 Vref 2以上であれば、半波放電と認識して、その半波放電の回数 (半波回数)が所定回数 Cに達した時に、放電が外管内放電の状態であると判定し、制御部 S1はスィッチング素子にオフ信号を出力する。

[0091] それでは、実施例 3の動作を説明する。

図 16は、実施例 3における点灯装置の動作を示す。

制御部 S1は、第 1のサイクル時に発生している半波放電の回数を計数し、その計数した回数（図中の半波回数である。 )が所定回数 Cに達した時に給電を中止するステツプを、図 8のステップ 4— 2からステップ 4— 5までの間のどこかで行う。なお、同様のフローを第 2半波サイクルにだけ設けても良ぐさらには、第 1及び第 2半波サイクルの両方に設けると、より確実に半波放電を検出できる。

[0092] 具体的には、図 16に示すように、ステップ 4 2でランプ電圧 Vla2を読み込み、読み込んだランプ電圧 Vla2とランプ電圧 Vialとの差 (絶対値）が閾値 Vref2、例えば、 20 (V)以上力否かの判定をステップ 4 2— 1で行、、前記差が閾値 Vref2以上の時に（図中の「Y」である。）、ステップ 4— 2— 2に進んで半波回数を計数する。半波回数の計数は、具体的には、加算方式で行われる。

[0093] 次に、ステップ 4— 2— 3で半波回数と判定基準となる所定回数 C (例えば、 500回）とを比較して、半波回数が回数 Cより大きいときに（図中の「Ν」である。）、ステップ 5 1に進んで回路動作を停止させる。

上記の閾値 Vref2は、 20 (V)としていた力この値に限定するものではない。つまり、閾値 Vref2は、各ランプ設計の際に正常点灯するときのランプ電圧 Vialとランプ電圧 Vla2との差 (絶対値)よりも大きければ良い。但し、ランプ特性 (ランプ電圧のばらつき'点灯時間の経過に伴う変動）等が生じるので、この分を考慮する必要がある。

[0094] なお、正常点灯時では、図 11の（b)に示すランプ電圧 VIとランプ電圧 V2との差が、本実施の形態の例では 2 (V)ぐらい（理論的には、 O (v)である。）であり、図 11の（a )の波形では、ランプ電圧 Vialと Vla2との差力 00 (V)程度である。

また、ここでは、半波放電の回数を計数しているが、例えば、半波状態の時間を積算して、積算した時間がある設定時間 (例えば、 3秒)以上となった時に回路動作を停止させるようにしても良い。時間の積算には、上記ランプ電圧の検出期間と、半波放電と判定された回数とを掛け算することで得られる。

[0095] (4)実施例 4

本実施例 4では、点灯装置の出力が低ランプ電圧もしくは高ランプ電圧で継続する場合、つまり、図 13に示すように、外管内放電が安定して発生し、且つ放電が継続している場合に、回路の動作を停止させるようにしている。なお、図 13のランプ電圧 VI alは、正常の放電よりも高ぐし力も、判定基準の Vhighよりも高くなつている場合である。

[0096] 本実施例 4は、ランプ電圧が、正常点灯のランプ電圧に対して、低いもしくは高い電圧か否かを検出するものである。具体的には、第 1半波サイクルにて検出されたランプ電圧 Vialがある設定値 Vlow以下もしくは、 Vialがある設定値 Vhigh以上となつた回数を計数し、その計数した回数がある判定基準である所定回数 D, Eに達したときに、現在の放電が外管内放電であると判定する。

[0097] なお、ここで、 Vlowく Vhighである。この低ランプ電圧もしくは高ランプ電圧の検出においても、制御部 S1で、ランプ電圧の高低や回数判定を行う。

それでは、本実施例 4の動作を説明する。

図 17は、実施例 4の点灯装置の動作を示す。

制御部 S1は、ステップ 3— 2で読み込んだランプ電圧 Vialが、 Vlowよりも低い又は Vhighよりも高!、か否かをステップ 3 - 2- 11で判定する。

[0098] ランプ電圧 Vialが、 Vhigh (例えば、 140 (V) )よりも高いと判定されたときは、ステップ 3— 2— 12に進み、高くなつた回数（図中、「高 V回数」で示している。）を計数する。そして、ステップ 3— 2— 13で高 V回数が所定回数 Dより大きいか否かを判定して、大きい場合には（図中の「Y」である。）、ステップ 5—1に進んで回路動作を停止する。

[0099] また、ステップ 3— 2— 11でランプ電圧 Vialが、 Vlow (例えば、 55 (V) )よりも低いと判定されたときは、ステップ 3— 2— 15に進み、低くなつた回数（図中、「低 V回数」で示している。）を計数する。そして、ステップ 3— 2— 16で低 V回数が所定回数 Eより大きいか否かを判定して、大きい場合には（図中の「Y」である。）、ステップ 5—1に進んで回路動作を停止する。 [0100] なお、本実施例 4においても、他の実施例（1〜3)と同様に、制御部 S1は、第 1のサイクル時にランプ電圧が下限値よりも低くなつた回数、或いは、上限値よりも高くなつた回数を計数し、その計数した回数が所定回数 D, E (例えば、 200回）に達した時に給電を中止するステップを、図 8のステップ 3 - 2からステップ 3 - 5までの間のどこかで行えば良い。

[0101] また、同様のフローを第 2半波サイクルにおいてのみ設けても良ぐさらに、第 1及び第 2半波サイクルの両方に設けると、より確実に低ランプ電圧、高ランプ電圧状態を検出できる。

なお、ここでは、上限値よりも大きくなつた回数、又は、下限値よりも小さくなつた回数を計数しているが、例えば、半波状態の時間を積算して、積算した時間がある設定時間（例えば、 3秒)以上となった時に回路動作を停止させるようにしても良い。時間の積算は、例えば、上記ランプ電圧の検出期間と、半波放電と判定された回数とを掛け算することで得られる。

[0102] (5)実施例 5

上記の実施例 1〜4では、外管内放電等が発生した力否かの判定方法の例として説明した。し力しながら、実施例 3, 4の例は、正常なランプであってもランプ始動直後では、放電が不安定な状態となり、外管内放電状態であると誤認識する恐れがある。

そこで、本実施例 5では、ランプ始動直後の一定時間においては、外管内放電等の発生検出を行わないようなマスク機能を追加している。ここでは、ランプ始動直後の一定時間を、制御部 S1では、回数の計数を利用して判定している。

[0103] それでは、本実施例 5の動作を説明する。

図 18は、実施例 5における点灯装置の動作を示す。

制御部 S1は、実施例 3におけるステップ 4— 2—1の前に、マスクした回数 (以下、「マスク回数」という。）を計数するステップ 4— 2— 11と、計数したマスク回数と判定基準となる所定回数 Fとを比較するステップ 4 2— 12とを行う。

[0104] そして、ステップ 4— 2— 12で、計数したマスク回数が所定回数 Fに達していないときは（図中の「Y」である。）、まだ、ランプ始動直後であり放電が不安定であるため、外管内放電が発生して、る力否かの判定をしな、ように、ステップ 4 2— 3の以降のステップ、例えば、ステップ 4— 3に進む。なお、マスク回数の設定値はマスクをかける時間等により適宜決定され、また、マスクをかける時間は、約 5分程度が目安となるが、ランプの始動特性、始動後にランプの点灯が安定するまでの時間、ランプを始動させる際の点灯装置の動作等によって決定される。

[0105] (6)実施例 6、 7

まず、本実施例の放電の特徴部分等について説明する。

図 19は、図 10の極性反転直後の波形に相当する拡大図である。なお、図 19における、横軸及び縦軸のスケールは、言うまでもなぐ図 10のスケールと異なる。

本放電の特徴は、実施例 1で説明した放電と同じで、立ち消えと再始動を繰り返すことであり、電気的な特徴は、図 19の波形力も分力るように、ランプ電圧 Viaにおいて極性反転直後から所定時間、ここでは約 200 sec)の間（図 19中の「T1」で示す。 )に急峻な電圧変化（図 10での再点弧電圧である）である瞬時電圧が現れ、その後、ランプ電流 Ilaのオーバーシュート電流が短期間流れている。

[0106] 本実施例（6, 7)では、上述した極性反転後の瞬時電圧に着目して、当該瞬時電圧を検出するとランプの外管内放電が発生したと判定する。この判定方法について 2 種類の実施例（6、 7)で説明する。

(6— 1)実施例 6

本実施例 6の点灯装置は、極性反転後のランプ電圧の最大値を検出する検出手段と、検出された最大値が基準値以上のときに、ランプの現在の放電が外管内放電あると判定する判定手段と、外管内放電と判定されたときに、スイッチング素子の動作を停止するよう指示する指示手段とを備えて!/ヽる。

[0107] 本実施の形態に係る実施例 6における点灯装置の動作を図 20のフローチャートと図 21により説明する。なお、図 21は、外管内放電時に観察される波形の概略図であり、図 20は、制御部が外管内放電と判定する際のフローチャートである。

図 20のフローチャートは、例えば、図 8のフローチャートのステップ 3— 1とステップ 3 2の間と、ステップ 4 1とステップ 4 2の間との少なく一方に挿入すれば良!、。

[0108] まず、図 20に示すように、極性反転直後（スイッチング素子 Q2, Q3又はスィッチング素子 Ql, Q4に動作開始直後）から矩形波の半波サイクルの期間よりも十分に短く且つ瞬時電圧が含まれる期間 tl (例えば矩形波の周波数を 170 (Hz)とした場合、 5 00 ( μ sec)程度）中に検出されたランプ電圧力もランプ瞬時電圧を読み込み (ステツプ 6— 1)、その値を Vtlとして書き込む（ステップ 6— 2)。なお、図 20中の「Vtl」は、図 21中の「 Vt 1 a」に相当して!/、る。

[0109] ランプ瞬時電圧の読み込みは、例えば、極性反転直後からの期間 tlまで、ランプ電圧を検出し、検出した値の最大値をランプ瞬間電圧としている。勿論、ランプ電圧の検出間隔は、期間 tlより短い。

次に予め設定しておいた閾値 Vpと Vtlをステップ 6— 3で比較して、図 21の aに示すように、 Vtlaの方が閾値 Vpよりも大きければ、つまりステップ 6— 3で「Y」のとき、ステツプ 6— 4に進み、瞬間回数を計数する。

[0110] 逆に、 Vtlの方が閾値 Vpよりも小さければ、つまりステップ 6— 3で「N」のとき、図 8 のフローチャートのステップ 3— 2 (もしくはステップ 4 2)へ移行する。この Vtlの方が閾値 Vpよりも小さい場合としては、図 21の bの Vtlbが相当する。

この動作を繰り返し、ステップ 6— 5で瞬間回数が所定回数 G (例えば 10回）になると、つまり、ステップ 6— 5で「Y」のとき、ステップ 5—1へ進み、スイッチング素子 Ql〜 Q4の動作を停止させることで、ランプへの電力供給を停止する。

[0111] また、ステップ 6— 5で瞬間回数が所定回数 G (例えば 10回）に達していないと、つまり、ステップ 6— 5で「N」のとき、図 8のフローチャートのステップ 3— 2 (もしくはステツプ 4 2)へ移行する。

すなわち、極性反転後のランプ電圧 Vtl (ランプ電圧瞬時値)が閾値 Vp (定格ランプ電圧 Vの 1. 5〜2倍以上に設定)を超えた回数をカウントし、越えた回数が所定回数 (ここでは 10回）になればランプ異常 (外管内放電)と認識し、点灯装置の動作を停止するものである。

[0112] なお、閾値 Vpは、ここでは、 1. 5〜2倍程度を想定している力正常点灯におけるランプ電圧の変動が小さい場合には、閾値を 1. 5倍よりも小さくできるし、逆に、正常点灯におけるランプ電圧の変動が大きいようであれば、閾値を 2倍よりも大きく設定する必要がある。以上の動作によりランプの放電が外管内放電の状態になったことを検出し、点灯装置の動作を停止させることによって、点灯装置およびランプソケット、配線の異常発熱を抑えることが可能となる。

[0113] (6— 2)実施例 7

上記の実施例 6では、検出したランプ電圧の瞬間値 (最大値）と、定格ランプ電圧の所定倍の値とを比較していた (すなわち、比較対象が一つの電圧値である）が、比較対象は、電圧値でなくても良ぐ例えば、極性反転直後から期間 tlまでに検出された平均値と、半波サイクルにおけるランプ電圧の平均値とを比較しても良ぐさら〖こは、実効値として比較しても良、。

[0114] すなわち、外管内放電時に観察される波形の概略図である図 22に示すように、極性反転後から tl時間のランプ電圧の平均値 (あるいは実効値)を Pとし、これを所定倍した値 (Vt2 = P XK)と、半波サイクルにわたるランプ電圧の平均値 (あるいは実効値)である Vavを比較して前者の方が大きい時には、当該放電が外管内放電と判別しても良い。

[0115] 図 23は、実施例 7における制御部の動作を説明するフローチャートである。

図 8に示したメインフローチャートのステップ 3— 1とステップ 3— 2、ステップ 4 1とステップ 4— 2の間との少なくとも一方に図 23のフローを挿入し、図 8のステップ 3— 2 とステップ 3— 3の間、ステップ 4 2とステップ 4 3の間であって、前記ステップ 3—1 とステップ 3— 2、ステップ 4 1とステップ 4— 2の間との少なくとも一方に対応する間に図 24のフローを追加したものである。

[0116] 以下、追加したフローチャートの動作について説明する。なお、本実施例 7で外管内放電の波形として図 22の概略図を想定して、る。

まず、（例えば矩形波の周波数を 170 (Hz)とした場合、 500 sec)程度で良い）のランプ電圧を読み込み、マイコンにより AZD変換してその平均値 (実効値) Pを算出する（ステップ 6— 6)。平均値 Pの値を K倍（例えば、 K=0. 7)した値を Vt2として書きこむ (ステップ 6— 7)。

[0117] 次に、図 24に移って、図 8のフローチャートのステップ 3— 2 (4— 2)で得られたランプ電圧 Vial (Vla2)を用いて、このランプ電圧 Vialの値と Vt2 (極性反転後のランプ電圧の平均値 Pの K倍）とを比較 (ステップ 6 - 8)する。

Vt2の方が大きければ、つまり、ステップ 6— 8で「Y」のとき、ステップ 6— 9へ進み、瞬間回数を計数（1を加算）する。また、 Vt2の方が小さければ、つまり、ステップ 6— 8で「N」のとき、図 8のフローチャートのステップ 3 - 3 (もしくはステップ 4— 3)へ移行する。

[0118] この動作を繰り返し、ステップ 6— 10で瞬間回数が所定回数 G (例えば 10回）になると、つまり、ステップ 6— 10で「Y」のとき、ステップ 5—1へ進み、スイッチング素子 Q 1〜Q4の動作を停止させることで、ランプへの電力供給を停止する。また、ステップ 6 —10で瞬間回数が所定回数 Gに達していないと、つまり、ステップ 6— 10で「N」のとき、図 8のフローチャートのステップ 3— 3 (もしくはステップ 4 3)へ移行する。

[0119] なお、ランプ電圧 Viaの平均値は、例えば、検出結果を加算し、加算結果を加算回数で割り算をすればえられる。また、ここでは、 Kを 0. 7としていていた力この Kは、 0. 5以上 1未満の範囲内であれば、極性反転直後に発生する瞬時の変化を検出できる。

(6— 3)その他

実施例 6及び 7では、外管内放電を検出するフローを図 8のステップ 3— 1 (4 1)とステップ 3— 2 (4— 2)との間、或いは、ステップ 3 - 2 (4- 2)とステップ 3 - 3 (4- 3) との間に挿入していたが、これらのフローは、各半波サイクル内で行われれば良ぐ実施例 6及び 7で説明した位置に必ずしも挿入する必要はない。

[0120] (7)実施例 8

実施例 5では、正常な点灯をして!/、るランプであってもランプ始動直後の放電が不安定であり、この不安定な状態を外管内放電と判定するのを防ぐために、マスク機能を有している。このマスク機能は、当然、他の実施例においても実施できる。以下、実施例 6, 7についてマスク機能を設けた例を実施例 8として説明する。

[0121] 本実施例 8では、上述の図 20のフローチャート又は図 24のフローチャートの各々に「マスク回数書き込み」と「マスク回数 < F」 t 、うフローを追加したものであり、それぞれ図 25及び図 26を用いて説明する。

図 25のステップ 16— 2 - 1及び 6 - 2- 2,図 26のステップ 6— 7— 1及び 6— 7— 2 での「マスク回数書き込み」と「マスク回数 <F」という処理は、図 18のステップ 4— 2— 11の「マスク回数書き込み」と、ステップ 4 2— 12の「マスク回数 <F」と同じ処理であり、ランプが始動して力も所定時間が経過した (マスク回数が所定回数 Fに達した）か否かを判定している。すなわち所定時間が経過していなければ、瞬間回数に 1が加算されることはない。

[0122] 上記のマスク機能を設けることで、ランプは正常ランプの始動直後において、極性反転直後に急峻なランプ電流波形 (もしくは電圧波形)が観測されることがあっても、そのモードを外管内放電ランプとして誤検出しないようにできる。なお、上記の所定時間とは、実施例 5で説明したように、ランプ始動直後力ランプが安定するまでの時間（5分程度)が目安とできる。

[0123] <変形例 >

以上、本発明を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記の実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を実施することができる。

1.点灯装置について

上記実施の形態 (実施例）の点灯装置の回路は、ランプに電力を供給できるものであれば良ぐ銅鉄式であっても、電子式でも矩形波点灯方式だけでなぐ高周波点灯方式であっても良い。

[0124] なお、本実施例 1〜5では、電気特性の実効値を用いているため、点灯回路に銅鉄式を用いる場合には実効値を検出するための手段 (例えば、交流信号を波形に関係なく真の実効値に変換して直流電圧として出力するような変^^、所謂、真の実効値変翻ボードを利用することができる。 )が必要となる。

さらに、実施例 6、 7については、電気特性としてランプ電圧を検出する場合には適用できる。これは、銅鉄式では、ランプ電流が矩形波とならないためである。

[0125] また、実施の形態における点灯回路としては、図 3に示した、いわゆる、フルブリッジ形のインバータ回路を例示したが、例えば、図 27の降圧チヨツバ回路と低周波極性反転回路を組み合わせた、いわゆる、 5石式でも良いし、図 28に示す、 2つのスイツチング素子と 2つのコンデンサを備えた (スイッチング素子 Q1がオンのときにコンデンサ C4に電荷が蓄えられ、スイッチング素子 Q2がオンのときにコンデンサ C3に電荷が蓄えられる）、いわゆる、ハーフブリッジ形でも良い。なお、図 27及び 28の SO, S2はチヨッパ回路の制御部、 IGはィグナイタである。

[0126] 2.ランプについて

(1)定格電力について

上記実施の形態では定格ランプ電力が 150Wのメタルノヽライドランプを一例に挙げて説明したが、 150Wに限らず定格ランプ電力が例えば 20W〜400Wのメタルハライドランプにおいて上記と同様の作用効果を得ることができる。

[0127] さらに、実施の形態での点灯装置が点灯させるランプは、外囲器がセラミック材料力もなるランプであった力他のランプ、例えば、石英ガラス力もなる従来のランプであっても良い。

一般的に、定格ランプ電力が高いランプでは、電力損失が小さく発光効率が上昇する傾向にある。一方、定格ランプ電力が低い、例えば 150Wのランプでは、電力損失の割合が大きく発光効率が低下する傾向にある。したがって、定格ランプ電力の値によって上記した作用効果の程度に差はあるものの、定格ランプ電力が同じ従来のランプの発光効率に比べれば、相対的にその発光効率を向上させることができる。

[0128] (2)封入物について

上記実施の形態では、ランタノイド系ハロゲン化物として、ヨウ化プラセォジゥムのみ又はヨウ化セリウムのみを封入した場合について説明した力ヨウ化プラセォジゥムおよびヨウ化セリウムの両方を封入した場合はもちろんのこと、ヨウ化プラセォジゥム又はヨウ化セリウムに加えてその他のランタノイド系ハロゲン化物としてランタン (La) やネオジゥム (Nd)等を封入した場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。

[0129] また、上記実施の形態では、ヨウ化プラセォジゥム又はヨウ化セリウムのうち少なくとも一方をランタノイド系ハロゲンィ匕物と、ヨウ化ナトリウムと、ヨウ化第二水銀又はヨウ化第一水銀を封入した場合について説明したが、所望の色温度、演色性を得るために公知の金属ハロゲンィ匕物を適宜封入することができる。

また、上記実施の形態では、金属ハロゲンィ匕物として金属ヨウ化物を一例として説明したが、例えば金属臭化物等の金属ハロゲン化物であっても上記と同様の作用効果を得ることができる。

[0130] (3)発光管形状について

上記実施の形態では、図 1および図 2に示すとおりの形状を有した発光管 6を用いた場合について説明した力例えば、図 29 (a)〜(f)に示すとおりの形状を有した発光管 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6fを用!ヽても良!ヽ。†dt 、図 29 (a)〜（f)【こ示された発光管 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6fはいずれもその発光管 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6fの長手方向の軸 (各図中、 Cで示す)を中心軸とする回転体であり、またその厚みはいずれも省略されており、各図に示された発光管 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6fにおいてその外面形状および内面形状は図示したとおりである。また、各図に示された発光管 6a, 6 b, 6c, 6d, 6e, 6fにおいて、必要に応じて細管部を形成しても良い。

[0131] 特に、図 29 (a)に示された発光管 6aは、発光管 6aの長手方向の軸を含む面で切つた断面の外郭が楕円形である。この発光管 6aは、構造が簡単なため生産コストを低くすることができるとともに、大量生産した場合、個々の発光管 6aにおいて色温度のばらつきを抑えることができる。そのため、例えば天井照明等の同一空間で複数使用する場合、この発光管 6aを用いた個々のランプ又は照明装置において、色温度のばらつきを目立ちにくくすることができる。

[0132] 図 29 (b)に示された発光管 6bは、発光管 6bの長手方向の軸を含む面で切った断面の外郭が長方形である。この発光管 6bの形状は、特に寿命中の色温度の変化を /J、さくすることができる。

図 29 (c)に示された発光管 6cは、発光管 6cの長手方向の軸を含む面で切った断面の外郭がその両端部で半円形であり、その半円をつなぐ部分が内側に凹んだ弓形状になっている。この発光管 6cは、始動時の光立ち上がりを早くすることができ、例えば設計にもよるが定格光出力に達するまでの時間を 10〜20%程度短くすることができるとともに、水平点灯時のアーク湾曲が極めて少なぐ点灯時のちらつきを抑 ff¾することができる。

[0133] 図 29 (d)に示された発光管 6dは、発光管 6dの長手方向の軸を含む面で切った断面の外郭がその両端部で半円形であり、その半円をつなぐ部分が直線状である。この発光管 6dは、寿命中の色温度の変化を最も小さくすることができる。図 29 (e)に示された発光管 6eは、発光管 6eの長手方向の軸を含む面で切った断面の外郭がその両端部で半円形であり、その半円をつなぐ部分が外側に膨らんだ弓形状になっている。この発光管 6eも、前記発光管 6aと同様に、大量生産した場合、個々の発光管 6eにおいて色温度のばらつきを抑えることができる。そのため、例えば天井照明等の同一空間で複数使用する場合、この発光管 6eを用いた個々のランプ又は照明装置において、色温度のばらつきを目立ちに《することができる。

[0134] 図 29 (f)に示された発光管 6fは、発光管 6fの長手方向の軸を含む面で切った断面の外郭がその両端部で略台形であり、その略台形部をつなぐ部分が直線状である。この発光管 6fも、前記発光管 6cと同様に、始動時の光立ち上がりを早くすることができ、例えば設計にもよるが定格光出力に達するまでの時間を 10〜20%程度短くすることができるとともに、水平点灯時のアーク湾曲が極めて少なぐ点灯時のちらつきを抑制することができる。

[0135] なお、図 29 (a) , (c) , (e)の発光管 6a, 6c, 6eについては、長手方向の軸に沿つて内径 Dが変化している力このような場合、一対の電極 18間の中央部の内径をもつて当該発光管の内径 Dとする。

3.検出手段

実施例 1〜8においては、ランプの電気特性変化を検出するためにランプ電圧を読み込んでいるが、この検出は当然他のランプ電気特性、例えばランプ電流で行っても良い。なお、ランプ電流の検出は、例えば、ランプに直列接続した抵抗 (一定値)の両端の電圧力も検出したり、さらに、図 3のインダクタ L1を電流変成器 CT (カレントトランス）にして、 2次側の電流を検出したりすることで行える。

[0136] (1)実施例 1対応

上記実施例 1では、ランプ電圧 Viaを検出していたが、立ち消えが発生した際にランプ電流 Ilaが略「0」となるので、ランプ電流 Ilaを検出手段で検出して、このランプ電流 Ilaが「0」となる時間が所定時間以上継続する場合、外管内放電等が発生していると判定しても良い。

[0137] (2)実施例 2対応上記実施例 2では、変動の大きいランプ電圧 Viaを検出していた力ランプ電圧の大きいことに起因してランプ電流 Ilaの変動も大きくなるので、このランプ電流 Ilaを検出手段で検出して、基準値に対して上下に変動した回数力外管内放電と判定しても良い。

[0138] (3)実施例 3対応

上記実施例 3では、各半波サイクルでのランプ電圧 Vial、 Vla2を検出して、ランプ電圧 Vial, Vla2との差が所定値以上になったときに、半波放電と判定していたが、各半波サイクルでのランプ電流を検出手段で検出して、これらの差が所定値以上になったときに、半波放電と判定しても良い。

[0139] (4)実施例 4対応

上記実施例 4では、各半波サイクルでのランプ電圧を検出して、測定したランプ電圧が、下限電圧よりも低い或いは上限電圧よりも高い場合に、外管内放電と判定していたが、各半波サイクルでのランプ電流を検出手段により検出して、検出したランプ電流について、所定の下限値、上限値と比較して、外管内放電力否かを判定しても良い。

[0140] (5)実施例 6, 7対応

上記の実施例 6, 7では、ランプ電圧を検出して、急峻なランプ電圧を示したとき外管内放電と判定していたが、ランプ電流についても、ランプ電圧と同様に急峻な変化が見られるため、ランプ電圧と同様に、電流を検出手段で検出して、急峻な変化があつたときに外管内放電と判定しても良い。

[0141] (6)最後に

さらに、検出手段が検出する電気特性は、ランプ電圧、ランプ電流の両特性であつても良い。なお、実施の形態では、ランプ電圧に関して説明した力ランプ電流を検出する場合には、例えば、ランプに直列接続した抵抗 (一定値)の両端の電圧力ゝら検出したり、さらに、図 4のインダクタ L1を電流変成器 CT (カレントトランス）にして、 2次側の電流を検出したりすることで行える。

[0142] 5.マスク機能について

実施の形態では、実施例 3についてマスク機能を設け (実施例 5)、実施例 6, 7につ、てマスク機能を設け (実施例 8)て、たが、当然他の実施例にマスク機能を設けても良い。

6.その他

(1)実施例 1につ、ての変形例 1

実施例 1における無負荷判別は、ランプ電圧 Viaを検出して、当該ランプ電圧 Via 1S 一定値である電圧閾値 Vmaxと比較していたが、無負荷の判定基準は、一定値でなくても良い。

[0143] つまり、ランプの寿命末期に見られる立ち消えは、正常点灯時のランプ電圧よりも高い傾向にある。従って、例えば、図 30に示すように、検出したランプ電圧力正常点灯時のランプ電圧よりも高いところの立ち消え危険ノーンに入っているか否かにより無負荷判別できる。

(2)実施例 2について (その 1)

実施例 2における判定手段は、ランプ電圧 Viaが、閾値 Vrefに対して上下に変動した回数が所定回数になると、外管内放電と判定していた。つまり、判定基準である閾値 Vrefは一定値であつたが、例えば、所定幅を有する判定基準を用いても良い。以下、幅を有する判定基準を用いて、外管内放電の状態にあるか否かを判定する変形例 2について説明する。

[0144] 図 31は、変形例 2におけるランプ電圧の波形を示す図であり、図 32は、変形例 2における点灯装置の動作を示す図である。

先ず、変形例 2に係るランプ電圧 Vialは、図 31に示すように、上下に変動している

。そして、本変形例での判定基準は、例えば、下限が 50 (V)、上限が 55 (V)の範囲

、つまり、 5 (V)の幅 (所定幅に相当する）を有する領域力も上下に交互に出た回数が所定回数になると、外管内放電が生じていると判定する。

[0145] 具体的には、図 32に示すように、ステップ 3— 2でランプ電圧 Vialを読み込み、ステツプ 3— 2— laで所定幅を構成する上限値 Vref 3 (55V)より大きヽか否かを判定する。

ステップ 3— 2— 1 aで、ランプ電圧 Via 1が上限値 Vref 3より大きいと判定されると（図中の「Y」である。）、実施例 2と同様に、ステップ 3— 2— 2に移行し、逆に、ランプ電圧 Vialが上限値 Vref3以下の場合は（図中の「N」である。）、ステップ 3— 2— lbに進む。

[0146] ステップ 3— 2— lbでは、ランプ電圧 Vialが所定幅を構成する下限値 Vref4より小さいか否かを判定する。ランプ電圧 Vialが下限値 Vref4より小さいと判定されると（図中の「Y」である。）、実施例 2と同様に、ステップ 3— 2— 3に進んで、 Flaglが「1」であるカゝ否かを判定する。

なお、他のステップは、実施例 2と同じであるため、その説明を省略する。また、ここでは、ランプ電圧について説明した力ランプ電流についても実施できる（上記 3.検出手段の（2)実施例 2対応参照)。

[0147] 上記のように判定基準に幅を持たせると、正常時の放電を、異常時な放電である外管内放電と判断するのを少なくできる。

つまり、検出する電気特性 (ここでは、ランプ電圧である）にノイズが入ると電気特性が瞬間的に変動し、また、正常時の放電であっても電気特性に変動が生じるため、判定基準が一定値の場合には、これらの変動を検出してしまい、正常時の放電であつても外管内放電と判断してしまう惧れがある。これに対して、判断基準として、正常時の放電の電気特性の変動分を考慮して (例えば、 5 (V) )、幅を持たせると、正常時の放電を外管内放電と判断する可能性を低くできる。

[0148] さらに、上記の実施例 2及び本項での実施例 2では、判定基準に対して上下に変動した回数で、外管内放電を判定していたが、例えば、検出した前後のランプ電圧の差を算出して、この差が所定値 (例えば、 5 (V) )以上になったときに、外管内放電と判定しても良い。

(3)実施例 2について (その 2)

上記実施例 2では、各半波サイクル毎にランプ電圧 Vlal、 Vla2を検出していた力問えば、正極のみの半波サイクルでランプ電圧 Vialを検出して、正極側のランプ電圧 Vialの変動力ゝら外管内放電を判定しても良いし、負極側のランプ電圧 Vla2から外管内放電を検出しても良、。

[0149] さらに、上記の実施例 2では、各半波サイクルに検出するランプ電圧は 1回であった力検出回数は、半波サイクルにっき 1回でなくても良ぐ複数回（例えば、 3回）であつても良い。当然、本項で説明した正極又は負極のみの半波サイクル中に複数回ランプ電圧 Viaを検出しても良い。また、ここでは、ランプ電圧について説明した力ランプ電流についても実施できる。

[0150] (4)実施例 4について

実施例 4での判定手段は、検出結果が所定の上限値よりも大きい値となった回数又は前記検出結果が所定の下限値よりも小さい値となった回数が所定回数になったときに、現在の放電が前記外管内放電であると判定している力例えば、前記検出結果が所定の上限値よりも大きい値となった時間又は前記検出結果が所定の下限値よりも小さい値となった時間が所定時間以上になったときに、現在の放電が前記外管内放電であると判定しても良い。この場合、時間の検出は、例えば、この状態が連続的にメモリされた回数をカウントすることにより実施できる。

[0151] (5)最後に

実施の形態で説明した各実施例は、互いに組み合わせても良ヽのは言うまでもない。

また、実施の形態では、放電が外管内放電前の状態又は外管内放電の状態と判定されると、ランプへの電力の出力を停止するようにしていた力例えば、ランプへの電力の出力を低減するようにしても良い。

産業上の利用可能性

[0152] 本発明は、外管内放電がなされたときに、ランプの点灯を制限できる安全な照明システム又は点灯装置に利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 発光管が外管内に収納されているメタルノヽライドランプと、前記メタルハライドランプを点灯させる点灯装置とを備える照明システムであって、

前記点灯装置は、

前記メタルハライドランプに電力を供給する電力供給手段と、

前記メタルノヽライドランプの電気特性を検出する検出手段と、

前記検出結果から、現在の放電が、前記外管内で且つ前記発光管の外部で発生した外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にある力否かを判定する判定手段と、

前記外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態と判定したときに、前記メタルハライドランプへの電力供給を停止又は低減させるよう前記電力供給手段に指示する指示手段と

を備えることを特徴とする照明システム。

[2] 前記判定手段は、前記検出結果が少なくとも正常点灯時の検出結果と異なるときに、現在の放電が前記外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にあると判定することを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[3] 前記判定手段は、外管内放電の状態又は外管内放電前の状態にあるときに見られる放電の特徴を基にして判定して、ることを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[4] 前記検出手段が検出する電気特性は、ランプ電圧及びランプ電流の少なくとも 1つであることを特徴とする請求項 3に記載の照明システム。

[5] 前記放電の特徴は、立ち消え又は再始動を繰り返すことであり、

前記判定手段は、前記検出結果から立ち消え又は再始動の回数を計数して、計数した回数が所定回数になったときに、現在の放電が前記外管内放電の状態又は前記外管内放電前の状態にあると判定することを特徴とする請求項 3に記載の照明システム。

[6] 前記放電の特徴は、検出される電気特性の変動が大きいことであり、

前記判定手段は、正常点灯時の検出結果から設定された判定基準に対して前記検出結果が前記判定基準力外れて上下に変動した回数を計数して、当該回数が所定回数になったときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴とする請求項 3に記載の照明システム。

[7] 前記電力供給手段は、交流電力を供給し、

前記放電の特徴は、半波放電することであり、

前記判定手段は、前記検出結果が半波放電の特徴的な電気特性を継続的に示すときに、現在の放電が前記外管内放電の状態であると判定することを特徴とする請求項 3に記載の照明システム。

[8] 前記特徴的な電気特性を継続的に示すときとは、半波放電の放電時間又は半波放電の発生回数が、所定値以上になったときであることを特徴とする請求項 7に記載の照明システム。

[9] 前記放電の特徴は、外管内放電が安定していることであり、

前記判定手段は、前記検出結果が所定の上限値よりも大きい値となった回数又は前記検出結果が所定の下限値よりも小さい値となった回数が所定回数になったときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴とする請求項 3 に記載の照明システム。

[10] 前記放電の特徴は、外管内放電が安定していることであり、

前記判定手段は、前記検出結果が所定の上限値よりも大きい値となった時間又は前記検出結果が所定の下限値よりも小さい値となった時間が所定時間以上になったときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴とする請求項 3に記載の照明システム。

[11] 前記電力供給手段は、正極及び負極の交流電力を供給し、

前記検出手段は、交流電力の各極性毎で電気特性を検出し、

前記判定手段は、交流電力の各極性毎で判定して!/ヽることを特徴とする請求項 3 に記載の照明システム。

[12] 前記電力供給手段は、正極及び負極とを反転させる交流電力を供給し、

前記放電の特徴は、極性反転直後に急峻な電気特性変化が発生することであり、前記検出手段は、極性反転直後の電気特性を検出し、前記判定手段は、極性反転直後に急峻な電気特性変化が発生しているときに、現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴とする請求項 3に記載の照明システム。

[13] 前記判定手段は、極性反転から所定期間後に検出した電気特性が所定値以上のときに、前記急峻な電気特性変化が発生したとすることを特徴とする請求項 12に記載の照明システム。

[14] 前記判定手段は、極性反転力所定期間後に検出した電気特性を基にして算出した平均値又は実効値が所定値以上のときに、前記急峻な電気特性変化が発生したとすることを特徴とする請求項 12に記載の照明システム。

[15] 前記判定手段は、極性反転直後に急峻な電気特性変化が所定回数発生しているときに、当該現在の放電が前記外管内放電であると判定することを特徴とする請求項 12に記載の照明システム。

[16] 前記点灯装置は、

前記メタルハライドランプの点灯開始から所定時間が経過するまでは、前記判定手段が、現在の放電が外管内放電の状態又は外管内放電前の状態にあるか否かの判定をしな!/ヽようにするマスク期間を有することを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[17] 前記メタルノヽライドランプにおいて、前記外管内は真空排気されていることを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[18] 前記メタルノヽライドランプにおいて、前記外管内は窒素ガスが封入されていることを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[19] 前記メタルノヽライドランプにおいて、前記発光管内にはバッファガスとしてキセノンガスが封入されてヽること特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[20] 前記メタルノ、ライドランプにおいて、前記発光管内には前記金属ハロゲンィ匕物として少なくともハロゲンィ匕プラセォジゥムとハロゲンィ匕ナトリウムとが封入されていることを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

[21] 前記メタルノ、ライドランプにおいて、前記発光管内には前記金属ハロゲンィ匕物として少なくともハロゲンィ匕セリウムとハロゲンィ匕ナトリウムとが封入されていることを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。

前記発光管は、内部に一対の電極を備え、発光管の内径を D (mm)、一対の電極間を L (mm)とするとき、 LZD≥4なる関係式を満たすことを特徴とする請求項 1に記載の照明システム。