(57)【要約】【課題】放電ランプを高周波で点灯するにあたり、高周波の漏れ電流を制御することにより、カタホリシス現象の発生を防止した照明器具を提供する。【解決手段】器具本体１０は、高周波で放電ランプＬａを点灯させる点灯回路と、放電ランプＬａに近接して配光を制御する反射板１１とを備える。反射板１１は、放電ランプＬａの高圧側の端部との距離ｄＨが、放電ランプＬａの低圧側の端部との距離ｄＬよりも大きく設定される。この構成により、同周波数については、放電ランプＬａの高圧側のほうがインピーダンスが大きくなって漏れ電流が低減され、放電ランプＬａの高圧側と低圧側との漏れ電流量の差を小さくすることができる。その結果、カタホリシス現象の発生が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波で放電ランプを点灯させる点灯回路と、放電ランプの点灯時に放電ランプの各電極付近において放電ランプと器具本体との間に流れる漏れ電流を器具本体の一部を利用することにより均衡させてカタホリシス現象の発生を防止する漏れ電流均衡手段とを設けたことを特徴とする照明器具。
【請求項２】
器具本体は放電ランプに近接して配光を制御する反射板を備え、漏れ電流均衡手段は、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部の反射板に対する浮遊容量を、放電ランプの他端部の反射板に対する浮遊容量よりも小さく設定することにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
【請求項３】
点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部と反射板との距離を、放電ランプの他端部と反射板との距離よりも大きく設定することにより、前記浮遊容量を設定したことを特徴とする請求項２記載の照明器具。
【請求項４】
反射板における放電ランプとの対向面に塗膜を形成し、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部に対向する部位の塗膜の誘電率を、放電ランプの他端部に対向する部位の塗膜の誘電率よりも小さく設定することにより、前記浮遊容量を設定したことを特徴とする請求項２記載の照明器具。
【請求項５】
反射板における放電ランプとの対向面に塗膜を形成し、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部に対向する部位の塗膜の厚みを、放電ランプの他端部に対向する部位の塗膜の厚みよりも小さく設定することにより、前記浮遊容量を設定したことを特徴とする請求項２記載の照明器具。
【請求項６】
点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部に対向する反射板の面積を、放電ランプの他端部に対向する反射板の面積よりも小さく設定することにより、前記浮遊容量を設定したことを特徴とする請求項２記載の照明器具。
【請求項７】
放電ランプの管長方向の中間部の複数箇所を導電性材料よりなるランプホルダにより支持し、漏れ電流均衡手段は、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部側のランプホルダの導電率を放電ランプの他端部側のランプホルダの導電率よりも小さく設定することにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蛍光灯のような放電ランプの両電極間に直流電圧を印加して点灯させると、陽極付近で輝度が低下する現象が知られている。この現象は、放電ランプ内の水銀イオンが陰極側に集まることに起因しており、電気泳動現象ないしカタホリシス現象と呼ばれている（以下ではカタホリシス現象という）。
【０００３】
カタホリシス現象の発生を防止するには、放電ランプの両電極間に交流電圧を印加するのが有効であると考えられてきた。ところが、近年のようにインバータ回路を用いて放電ランプを高周波で点灯させる技術が普及してくると、高周波交流電圧を放電ランプに印加した場合にも、カタホリシス現象の生じる場合があるということがわかってきた。このようなカタホリシス現象は放電ランプを点灯させる環境温度が低いほど顕著になる。
【０００４】
放電ランプを高周波点灯させた場合にカタホリシス現象が生じるのは、次の理由による。一般に、放電ランプ内の放電プラズマと大地との間には容量成分（浮遊容量）が存在するから、電極間に高周波交流電圧を印加して形成された放電プラズマから浮遊容量を通して高周波電流が大地に流れる。一方、放電プラズマの内部の電荷キャリアは水銀イオンと電子であって、水銀イオンよりも電子のほうが移動度が格段に大きいから、浮遊容量を通して高周波電流が流れる際に、放電ランプの管壁には水銀イオンよりも電子のほうがはるかに多く注入され、結果的に放電ランプの管壁は負に帯電することになる。放電ランプの管壁の負の帯電量は放電プラズマの大地に対する電位差（以下では、対地間電圧という）が大きいほど多くなる。
【０００５】
すなわち、対地間電圧が放電ランプの管長方向の各部位で異なっていると、放電ランプの管壁に負電位の勾配が生じる。水銀イオンは負の帯電量が大きいほうに集まるから、負の帯電量が大きいほうが高輝度になる。その結果、上述のように対地間電圧が放電ランプの管長方向において勾配を有していると、カタホリシス現象が生じることになる。ここに、対地間電圧の高いほうを高圧側とすれば、高圧側のほうが負の帯電量が多いということであるから、低圧側の輝度が高圧側よりも低くなる。
【０００６】
放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路には各種の構成が知られているが、図７に示すような回路構成が広く採用されている（同一ではないが、たとえば、特許文献１参照）。この点灯回路は、交流電源ＡＣをダイオードブリッジよりなる整流器ＤＢ１で全波整流し、チョッパ回路ＣＨＰでＤＣ−ＤＣ変換した後に、インバータ回路ＩＮＶでＤＣ−ＡＣ変換を行なうものであって、インバータ回路ＩＮＶの高周波出力を放電ランプＬａを含む負荷回路１に印加するのである。ここに、インバータ回路ＩＮＶとしては、チョッパ回路ＣＨＰの出力端間に接続された一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路を備え、一方のスイッチング素子Ｑ３の両端間に負荷回路１と直流カット用のコンデンサＣ３との直列回路を接続したハーフブリッジ型のものを採用している。
【０００７】
インバータ回路ＩＮＶとしてこのような構成を採用すれば、４個のスイッチング素子をブリッジ接続したインバータ回路に比較すると回路構成素子数が少なく低コストで提供することができ、また、２個のスイッチング素子の直列回路と２個のコンデンサの直列回路とを並列接続したインバータ回路に比較しても回路部品素子数が少なく低コストで提供することができる。しかも、後者のものでは動作開始直後にコンデンサが充電されるまで定常動作にならず、この間に負荷回路１にストレスがかかるという欠点があるのに対して、図７に示したインバータ回路ＩＮＶではこの種の問題も生じないから、図７に示す構成のインバータ回路ＩＮＶが広く採用されているのである。
【０００８】
点灯回路および放電ランプＬａは、器具本体１０に組み込まれるのであって、器具本体１０は一般に金属（板金）により形成されている。チョッパ回路ＣＨＰとインバータ回路ＩＮＶとは整流器ＤＢ１の出力端の負極側で、チョッパ回路ＣＨＰに設けたコンデンサＣ０を通して器具本体１０に接地され、器具本体１０は大地に接地される。しかして、器具本体１０のうち放電ランプＬａにもっとも近接しているのは、放電ランプＬａの光出力の配光を制御する反射板であるから、放電ランプＬａから反射板を通して大地に高周波電流が流れることになる。なお、放電ランプＬａの管長方向における中心線と反射板との距離は一定である。
【特許文献１】特開平９−９７６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したインバータ回路ＩＮＶでは、放電ランプＬａの一端がコンデンサＣ３およびコンデンサＣ０を介して常時接地されているものであるから、放電ランプＬａの管長方向において電位に偏りがある。すなわち、接地側（図７における下端側）が低圧側、非接地側が高圧側になっている。したがって、上述したように放電ランプＬａの管壁の負の帯電量に勾配が生じて水銀イオンが偏在し、カタホリシス現象が生じる。
【００１０】
このようなカタホリシス現象を放電ランプＬａからの漏れ電流という観点で説明する。すなわち、放電プラズマの位置ｘにおける大地との間の浮遊容量をＣｘ、同位置での対地間電圧をＶｘとし、インバータ回路ＩＮＶの出力周波数をｆ０とすれば、放電ランプＬａから大地に流れる高周波の漏れ電流ｉｘは、ｉｘ＝２πｆ０ＣｘＶｘである。ここに、放電ランプＬａの管長方向における中心線と反射板との距離は一定であるから、Ｃｘは位置ｘにかかわらず一定とみなすことができ、結局、対地間電圧Ｖｘによって電流ｉｘが決定されることになる。しかして、図７に示した回路構成では、放電ランプＬａの高圧側の端部のほうが低圧側の端部よりも対地間電圧Ｖｘが高いのであるから、漏れ電流ｉｘも放電ランプＬａの高圧側の端部のほうが低圧側の端部よりも多くなる。漏れ電流ｉｘが多ければそれだけ管壁の負の帯電量が多くなり、水銀イオンが集まることになる。つまり、高圧側の端部のほうが輝度が高くなるわけである。
【００１１】
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、放電ランプを高周波で点灯するにあたり、高周波の漏れ電流を制御することにより、カタホリシス現象の発生を防止した照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、高周波で放電ランプを点灯させる点灯回路と、放電ランプの点灯時に放電ランプの各電極付近において放電ランプと器具本体との間に流れる漏れ電流を器具本体の一部を利用することにより均衡させてカタホリシス現象の発生を防止する漏れ電流均衡手段とを設けたものである。
【００１３】
この構成によれば、放電ランプから器具本体への高周波の漏れ電流に関して、放電ランプの両端付近での各漏れ電流をほぼ均衡させるように器具本体を構成しているから、放電ランプの管長方向における電位勾配の発生を低減することができ、結果的にカタホリシス現象の発生を防止することが可能になる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、器具本体が放電ランプに近接して配光を制御する反射板を備え、漏れ電流均衡手段が、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部の反射板に対する浮遊容量を、放電ランプの他端部の反射板に対する浮遊容量よりも小さく設定することにより構成されているものである。
【００１５】
この構成によれば、放電ランプと反射板との間の浮遊容量を調節することによって、漏れ電流に対するインピーダンスを調節することができ、放電ランプの管長方向の各部位で漏れ電流をほぼ等しくすることができる。つまり、放電ランプの管長方向における電位勾配の発生を抑制しカタホリシス現象の発生を防止することができる。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部と反射板との距離を、放電ランプの他端部と反射板との距離よりも大きく設定することにより、前記浮遊容量を設定したものである。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、反射板における放電ランプとの対向面に塗膜を形成し、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部に対向する部位の塗膜の誘電率を、放電ランプの他端部に対向する部位の塗膜の誘電率よりも小さく設定することにより、前記浮遊容量を設定したものである。この
請求項５の発明は、請求項２の発明において、反射板における放電ランプとの対向面に塗膜を形成し、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部に対向する部位の塗膜の厚みを、放電ランプの他端部に対向する部位の塗膜の厚みよりも小さく設定することにより、前記浮遊容量を設定したものである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項２の発明において、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部に対向する反射板の面積を、放電ランプの他端部に対向する反射板の面積よりも小さく設定することにより、前記浮遊容量を設定したものである。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、放電ランプの管長方向の中間部の複数箇所を導電性材料よりなるランプホルダにより支持し、漏れ電流均衡手段は、点灯回路の出力端のうち高電位側となる一端に接続される放電ランプの一端部側のランプホルダの導電率を放電ランプの他端部側のランプホルダの導電率よりも小さく設定することにより構成されているものである。
【００２０】
この構成によれば、ランプホルダを通して放電ランプから器具本体への漏れ電流を積極的に流すようにし、しかも導電率を上述のように設定しているから、放電ランプの両端部での全体の漏れ電流量をほぼ等しくすることが可能であり、放電ランプの管長方向における電位勾配の発生を抑制してカタホリシス現象の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の構成によれば、放電ランプから器具本体への高周波の漏れ電流に関して放電ランプの両端付近での各漏れ電流をほぼ均衡させるように器具本体を構成しているから、放電ランプの管長方向における電位勾配の発生を低減することができ、カタホリシス現象の発生を防止することが可能になるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に説明する各実施形態では、放電ランプを含む器具本体の構成によりカタホリシス現象の発生を抑制する。放電ランプを点灯させる点灯回路は従来構成と同様であり、整流器とチョッパ回路とインバータ回路とを備え、インバータ回路から出力される高周波電圧を放電ランプを含む負荷回路に印加する構成を基本構成としている。ただし、他の構成の点灯回路であっても本発明の技術思想は適用可能である。また、放電ランプには放電ガスとして水銀蒸気を含むものを用いている。負荷回路は、放電ランプに並列接続された共振用のコンデンサと、共振用のコンデンサに直列接続された共振用のインダクタとを備える。放電ランプは器具本体に保持され、放電ランプの近傍には器具本体に設けた配光制御用の金属製の反射板が配置される。
【００２３】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、器具本体１０に設けた反射板１１と放電灯（ここでは直管型）Ｌａとの距離を放電ランプＬａの管長方向の各部位で異ならせているものである。放電ランプＬａの点灯回路は上述した構成であるから、放電ランプＬａには高圧側と低圧側とが生じる。そこで、放電ランプＬａの高圧側の端部と反射板１１との距離ｄＨを、低圧側の端部と反射板１１との距離ｄＬよりも大きく設定してある（ｄＨ＞ｄＬ）。ここで、反射板１１は平板状であって放電ランプＬａの長手方向に沿った中心線に対して一定角度で傾斜する。また、器具本体１０は反射板１１のほかに放電ランプＬａを保持するランプソケット１２を備える。
【００２４】
上述の構成では、放電ランプＬａの各端部の反射板１１に対する浮遊容量（反射板１１は回路部と共通に接地されている）は、高圧側のほうが低圧側よりも小さくなる。つまり、同周波数に対して高圧側のほうがインピーダンスが大きくなる。その結果、放電ランプＬａの長手方向に沿った中心線と反射板１１とが平行である場合に比較すると、放電ランプＬａの高圧側と低圧側との漏れ電流量の差を小さくすることができ、カタホリシス現象の発生を防止することになる（つまり、反射板１１をその形状により漏れ電流均衡手段として機能させている）。なお、Ｔ８型あるいはＴ５型と称するそれぞれ管径が８／８インチ、５／８インチの放電ランプＬａでは高圧側の端部と反射板１１との距離ｄＨを１５ｍｍ以上に設定するのが望ましいという知見を得ている。
【００２５】
（実施形態２）
実施形態１から明らかなように、放電ランプＬａの高圧側の漏れ電流と低圧側の漏れ電流との差を小さくするには、放電ランプＬａの高圧側の端部と反射板１１との間のインピーダンスを低圧側よりも大きくすればよい。そこで、本実施形態では反射板１１に施した塗装の塗膜１１ａ（図２参照）の誘電率を放電ランプＬａの高圧側と低圧側とで異ならせてある。つまり、放電ランプＬａの高圧側に対向する塗膜１１ａの誘電率をεＨ、低圧側に対向する塗膜１１ａの誘電率をεＬとするときにεＨ＜εＬの関係とし、中間部分は誘電率が一定の割合で連続的に変化するように塗膜１１ａを形成してある。ここに、放電ランプＬａの点灯回路は実施形態１と同様のものを想定している。
【００２６】
放電ランプＬａの長手方向における各部位と反射板１１との間の浮遊容量は、各部位での塗膜１１ａの誘電率に比例するから、放電ランプＬａの高圧側の端部の浮遊容量は低圧側よりも小さくなり、実施形態１と同様に、同周波数に対して高圧側のほうがインピーダンスが高くなる。つまり、高圧側と低圧側との漏れ電流量の差が少なくなってカタホリシス現象の発生が抑制される（つまり、反射板１１をその塗膜１１ａにより漏れ電流均衡手段として機能させている）。なお、一般的な塗装材料の比誘電率は７以上であるが、高圧側には比誘電率が７より小さいものを用いる。また、誘電率を連続的に変化させるには、たとえば誘電率の異なる２種類の塗料を用い、それぞれ厚みを連続的に変化させるとともに２層で一定の厚みになるように塗装すれば、各部位で誘電率が連続的に変化するような塗膜１１ａを形成することが可能である。
【００２７】
（実施形態３）
本実施形態では、図３に示すように、反射板１１に施した塗装の塗膜１１ａの厚みを放電ランプＬａの長手方向において連続的に変化させるものである。放電ランプＬａの高圧側に対応する塗膜１１ａの厚みをｔＨ、低圧側での塗膜１１ａの厚みをｔＬとするときに、ｔＨ＜ｔＬとなるように塗膜１１ａを形成してある。ここに、放電ランプＬａの点灯回路は実施形態１と同様のものを想定している。
【００２８】
この構成によっても、放電ランプＬａの高圧側の端部と反射板１１との間の浮遊容量は低圧側での浮遊容量よりも小さくなるから、放電ランプＬａの両端部の漏れ電流量の差を小さくすることができる。つまり、カタホリシス現象の発生を防止することができる（つまり、実施形態２と同様に、反射板１１をその塗膜１１ａにより漏れ電流均衡手段として機能させている）。
【００２９】
（実施形態４）
本実施形態は、図４に示すように、反射板１１において放電ランプＬａの高圧側の端部に対向する部位に孔１１ｂを形成したものである。ここに、放電ランプＬａの点灯回路は実施形態１と同様のものを想定している。
【００３０】
上述のように反射板１１において放電ランプＬａとの対向部位の一部に孔１１ｂを形成すれば、孔１１ｂを形成した部位では反射板１１と放電ランプＬａとの対向面積が減少するから、その部位では浮遊容量も小さくなる。つまり、放電ランプＬａの高圧側の浮遊容量が低圧側よりも減少し、結果的に放電ランプＬａの両端部での漏れ電流量の差が低減されて、カタホリシス現象の発生が抑制される（つまり、反射板１１をその形状により漏れ電流均衡手段として機能させている）。
【００３１】
（実施形態５）
本実施形態は、実施形態４と同様に、放電ランプＬａと反射板１１との対向部位の一部で他の部位とは対向面積を異ならせるものである。ただし、放電ランプＬａの高圧側との対向部位の面積を小さくするのではなく、図５に示すように、低圧側との対向面積を大きくするために反射板１１の表面に多数の凹凸を形成した凹凸面１１ｃを設けてある。つまり、放電ランプＬａの低圧側の端部と反射板１１との対向面積を高圧側よりも大きくすることによって、放電ランプＬａの低圧側における反射板１１との間の浮遊容量を高圧側よりも大きくしている。その結果、放電ランプＬａの両端部での漏れ電流量の差が小さくなり、カタホリシス現象の発生が抑制されることになる。本実施形態においても実施形態１と同様の回路により放電ランプＬａを点灯させる（つまり、反射板１１をその形状により漏れ電流均衡手段として機能させている）。
【００３２】
（実施形態６）
本実施形態は、図６に示すように、放電ランプＬａの中間部に放電ランプＬａを保持するためのランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを複数個（図示例では２個）設けたものである。ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌは金属製であって、互いに導電率の異なる材料を用いて形成してある。すなわち、放電ランプＬａの高圧側に近いランプホルダ１３Ｈの導電率をσＨ、低圧側に近いランプホルダ１３Ｌの導電率をσＬとすれば、σＨ＜σＬとなるように材料を選択してある。放電ランプＬａの点灯回路は実施形態１と同様のものを想定している。
【００３３】
いま、各ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを通して放電ランプＬａと反射板１１との間で流れる漏れ電流について考えると、ランプホルダ１３Ｈを通る漏れ電流ＩＨは、ＩＨ∝σＨ×ＶＨとなり、ランプホルダ１３Ｌを通る漏れ電流ＩＬは、ＩＬ∝σＬ×ＶＬとなる。ただし、ＶＨおよびＶＬは、それぞれランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌに対応する部位での放電ランプＬａと反射板１１との間の電位差である。つまり、ＶＨ＞ＶＬである。また、両ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌの形状・寸法がまったく同じであるとすれば、上２式の比例定数は等しい。ここで、ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを通る漏れ電流ＩＨ，ＩＬを、同位置で放電ランプＬａと反射板１１との間の浮遊容量によって生じる漏れ電流よりも十分に大きいから、ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを設けている位置での漏れ電流はＩＨ，ＩＬで決まることになる。そこで、導電率σＨ，σＬを適宜に設定しておけば、ＶＨ＞ＶＬにもかかわらずＩＨ＜ＩＬの関係を得ることができる。
【００３４】
この関係を得るように設定しておけば、放電ランプＬａの各端部において放電ランプＬａと反射板１１との間の浮遊容量による漏れ電流とランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを通して流れる漏れ電流との和をほぼ等しくすることが可能になり、結果的にカタホリシス現象の発生を防止することができる（すなわち、器具本体１０に設けたランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを漏れ電流均衡手段として機能させている）。なお、上述の説明では各ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌを導電率σＨ，σＬの異なる材料により形成した例を示したが、各ランプホルダ１３Ｈ，１３Ｌの形状を異ならせることにより漏れ電流ＩＨ，ＩＬを異ならせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１を示す概略側面図である。
【図２】実施形態２を示す概略側面図である。
【図３】実施形態３を示す概略側面図である。
【図４】実施形態４を示す概略平面図である。
【図５】実施形態５を示す概略側面図である。
【図６】実施形態６を示す概略側面図である。
【図７】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００３６】
１負荷回路
１０器具本体
１１反射板
１１ａ  塗膜
１１ｂ  孔
１１ｃ  凹凸面
１３Ｈ，１３Ｌ  ランプホルダ
ＡＣ  交流電源
ＣＨＰ  チョッパ回路
Ｃ０  コンデンサ
ＤＢ１  整流器
ＩＮＶ  インバータ回路
Ｌａ  放電ランプ
【図１】
2006179500.tif 000003
【図２】
2006179500.tif 000004
【図３】
2006179500.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006179500.tif 000007
【図６】
2006179500.tif 000008
【図７】
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