(57)【要約】    【課題】  放電ランプの非完全半波放電状態を確実に検知できる放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供する。    【解決手段】  放電ランプ点灯装置は、フィラメント電極Ｅ１、Ｅ２を備えた放電ランプＤＬと、放電ランプＤＬを付勢するとともに保護動作機能を備えた電子化点灯回路ＥＯＣと、放電ランプＤＬの正常状態に近似したところの非完全半波放電を放電ランプＤＬのフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２の電気回路状態を監視することにより検出して電子化点灯回路ＥＯＣを保護動作させる非完全半波放電検出手段ＮＨＤとを具備している。フィラメント電極Ｅ１、Ｅ２の電気回路状態としては、非完全半波放電が発生すると、フィラメントの電力、電圧、電流または抵抗が増加するので、これらを検出することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメント電極を備えた放電ランプと；
放電ランプを付勢するとともに保護動作機能を備えた電子化点灯回路と；
放電ランプの正常状態に近似したところの非完全半波放電を放電ランプのフィラメント電極の電気回路状態を監視することにより検出して電子化点灯回路を保護動作させる非完全半波放電検出手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
照明器具本体と；
照明器具本体に配設された請求項１記載の放電ランプ点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメント電極を備えた放電ランプを点灯する放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、その一対のフィラメント電極間で放電媒体が放電することによって紫外光を放射させ、この紫外光が蛍光体層に入射することにより蛍光体を励起させて可視光を発生させるランプである。フィラメント電極は、タングステンのコイルに電子放射性物質（エミッタ）を塗布してなり、コイルに通電することにより電子放射性物質を加熱して熱電子を放出させ、透光性気密容器内に封入された放電媒体の放電を生起させる。
【０００３】
電子放射性物質は、蛍光ランプの寿命の進行に伴って蒸発ないし飛散して減少し、やがて消耗し尽くすと、フィラメント電極から所要の電子が放出されなくなることが知られている。蛍光ランプを交流点灯しているときに蛍光ランプが寿命末期になると、まず一方のフィラメント電極から電子が放出されにくくなることによって、他方のフィラメント電極からの電子放出期間にのみ発光する、いわゆる半波放電（半波点灯）状態になる。このような状態をエミッタが消耗したという意味で一般にエミレスと呼んでいる。
【０００４】
しかしながら、フィラメント電極に塗布された酸化バリウムなどの電子放射性物質（エミッタ）が蒸発ないし飛散した後も電子放出が得られる場合がある。このエミレス状態での電子放出の状態（電子密度の大小）によりランプは完全半波放電状態と正常点灯状態との中間の放電（以下、「非完全半波放電」という。）状態を引き起こす。
【０００５】
従来の放電ランプ点灯装置においては、非完全半波放電状態の放電ランプの電圧または電流中に現れる直流成分を検出し、回路動作停止により放電ランプの消灯または回路出力低減により放電ランプ出力を低下させるように構成していた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ところで、非完全半波放電状態においては、フィラメントの抵抗が増加するとともに陰極降下電圧が増加し、フィラメントの近傍に電力が集中してフィラメントが異常に加熱されることとなる。その結果、サポートピンが過熱し、次にステムガラスが過熱し、さらには口金が異常過熱されて変色や変形を生じる可能性がある。このフィラメントの異常過熱状態は、非完全半波状態が正常点灯状態に近いほど大きくなる。
【特許文献１】特開２００２−０８３６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、放電ランプの電圧または電流中の直流成分は、非完全半波放電が正常点灯に近いほど小さく、完全半波に近づくにつれて大きくなる。すなわち、従来の回路構成においては、正常点灯から非完全半波放電に移行する過程の直流成分があるレベルに到達した場合に安全回路を動作させていたため、正常点灯状態に近く、したがって問題の大きい非完全半波放電状態において安全回路が動作しない場合が生じるという問題がある。
【０００８】
したがって、上記のような状態が持続した場合、前述のようにフィラメントの抵抗が増加するとともに陰極降下電圧が増加し、フィラメント電極の近傍に電力が集中するために、ついには口金が異常過熱されて変色や変形を生じる。
【０００９】
本発明は、放電ランプの非完全半波放電状態を確実に検知できる放電ランプ点灯装置およびこれを備えた照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明の放電ランプ点灯装置は、フィラメント電極を備えた放電ランプと；放電ランプを付勢するとともに保護動作機能を備えた電子化点灯回路と；放電ランプの正常状態に近似したところの非完全半波放電を放電ランプのフィラメント電極の電気回路状態を監視することにより検出して電子化点灯回路を保護動作させる非完全半波放電検出手段と；を具備していることを特徴としている。
【００１１】
〔放電ランプについて〕    放電ランプは、内部に封装されたフィラメント電極を備えていて、例えば蛍光ランプのような低圧放電を行うタイプのものが用いられる。フィラメント電極は、少なくともフィラメントおよび電子放射性物質を有しているが、一般的にはフィラメント電極を張架するために一対のサポートピンが付加されている。
【００１２】
一対のサポートピンは、それらの先端部でフィラメントの両端部を継線して支持し、また基端部がバルブのステム部から離間して起立している。なお、サポートピンの基端は、ステム部を気密に貫通するジュメットワイヤなどの封着金属を介して外部導入線と接続している。
【００１３】
フィラメントは、タングステンを主体とする耐火性金属製の二重コイルやトリプルコイルなどからなり、放電空間内に配置される。電子放射性物質は、エミッタとも称され、例えばアルカリ金属酸化物などからなり、フィラメントに被着している。なお、電子放射性物質は、放電ランプの寿命の進展に伴って徐々に消耗していく。
【００１４】
放電ランプが蛍光ランプからなる場合、上記の構成に加えて透光性気密容器、放電媒体、蛍光体層および口金などの部材を含んでいるのが一般的である。透光性気密容器は、放電ランプの形式および定格消費電力により既知の各種の形状、管径および長さなどに設定することが許容される。しかし、コンパクト形蛍光ランプや高周波点灯専用形蛍光ランプといった細管の透光性気密容器を用いる放電ランプにおいては、フィラメント長が小さくなるので、一対のサポートピン間の間隔も狭くなるため、フィラメント断線の際の影響が大きくなる。したがって、本発明は、コンパクト形蛍光ランプや高周波点灯専用形蛍光ランプといった細管の透光性気密容器を用いる放電ランプに対して効果的である。
【００１５】
放電媒体は、水銀およびアルゴン（Ａｒ）などの希ガスからなるのが一般的であるが、例えばキセノンのみとすることができる。水銀は、純水銀やアマルガムなど形態として封入することができる。放電媒体は、放電時に紫外光を放射する。
【００１６】
蛍光体層は、放電ランプの気密容器の内面側に形成され、所望の発光を行わせるために、既知の紫外線励起形の各種蛍光体を主体として構成されている。放電ランプが点灯して放電媒体が放電すると、紫外光が放射し、この紫外光が蛍光体層中の蛍光体を励起させるので、蛍光体層が可視光など所望の発光を行い照明に寄与する。
【００１７】
口金は、放電ランプをランプソケットに接続して点灯回路から給電したり照明器具などに対して所定の位置に支持したりするために機能するための部材であり、放電ランプの形式および消費電力などに応じて所要の形式のものを装着することができる。例えば、放電ランプの一端側に装着される片口金構造、放電ランプの両端側に装着される両口金構造などを採用することができる。
【００１８】
また、口金本体の材質としては、プラスチックスだけでなく、所望により金属などを主体として構成することもできる。
【００１９】
〔電子化点灯回路について〕    電子化点灯回路は、放電ランプに好ましくは高周波の交流電圧を印加して点灯する回路手段であり、保護動作機能を備えている。また、交流電圧発生回路および限流手段を備えている。なお、蛍光ランプのような放電ランプの場合には、１０ｋＨｚ以上の高周波点灯することによって発光効率が向上する。したがって、放電ランプを高周波点灯する際の周波数は１０ｋＨｚ以上が好ましい。
【００２０】
保護動作機能は、放電ランプの異常を検知した際に交流電圧の発生を停止したり、間欠的に交流電圧を発生したりして、保護動作を行う機能である。なお、具体的な構成は問わない。
【００２１】
交流電圧発生回路は、商用交流電源などの低周波交流を所望周波数の交流電圧に変換する回路手段であり、インバータなどの直流−交流間変換回路を主体として構成することができる。この場合、直流−交流間変換回路はどのような構成であってもよい。例えば、低周波交流電源を用いて高周波交流を発生させる場合、低周波交流をいったん直流に変換してから高周波交流に変換することができる。インバータを用いて交流電圧に変換する場合、インバータはどのような回路方式であってもよい。例えば、並列インバータ、ハーフブリッジインバータ、一石式インバータなどを用いることができる。また、インバータは、自励式および他励式のいずれであってもよい。
【００２２】
限流手段は、放電ランプを安定に点灯するために、電源と放電ランプとの間に直列に介在して、ランプ電流を所定値に限流する手段であり、適当なインピーダンス、例えばインダクタンスからなる。インダクタンスを限流手段とする場合、チョークコイルやトランスなどからなるインダクタを用いることができる。
【００２３】
また、交流電圧発生回路は、その内部に整流化直流電源を配設することができる。なお、交流電圧発生回路に対する電源が交流および直流のいずれであっても、所望により例えば昇圧チョッパなどの直流電圧変換回路部を配設して、インバータなどの交流電圧発生回路に対する直流入力電圧を所望の値に変換したり、調光のためにインバータの入力電圧を変化させたりすることができる。
【００２４】
さらに、電子化点灯回路には、放電ランプの始動に際してフィラメント電極を予熱するための回路手段が付設される。フィラメント電極予熱回路は、一般に回路構成が簡単であるためにコンデンサ予熱回路方式が多用されている。本発明においては、後述するフィラメント電圧規制手段を具備しているので、放電ランプの動作中、例えば始動時に封入されている希ガスの放電開始電圧以上の電圧が印加され得る回路構成を備えた電子化点灯回路を用いることができる。しかし、本発明は、他のフィラメント予熱手段を備えた電子化点灯回路にも適用することができる。
【００２５】
〔非完全半波放電検出手段について〕    非完全半波放電検出手段は、放電ランプのフィラメント電極の電気回路状態を監視することにより、放電ランプの正常状態に近似したところの非完全半波放電を検出するとともに、このような非完全半波放電を検出したときに電子化点灯回路を保護動作させるように構成されている。フィラメント電極の電気回路状態は、電力、電圧、電流および抵抗のいずれでもよい。なお、電力は電圧データおよび電流データを乗算する演算を行い、また抵抗は電圧データを電流データで除算する演算を行うことで、それぞれ求めることができる。これらの演算を行うために、演算手段を配設することができる。また、放電ランプ点灯装置全体の制御を担当するマイコンを用いて演算を行うように構成することもできる。
【００２６】
〔本発明の作用について〕    本発明においては、放電ランプが正常状態に近似したところの非完全半波放電状態になると、フィラメントの抵抗が増加するとともに陰極降下電圧が増加することに着目して、フィラメントで消費される電力、フィラメントに生じる電圧、フィラメントに流れる電流またはフィラメントの抵抗値のいずれかを検出することによって、非完全半波放電状態を検出するので、その検出を確実に行うことができる。そして、非完全半波放電状態を検出したときには、電子化点灯回路の保護動作機能を作用させる。その結果、放電ランプは、消灯したり、間欠的に点灯したりして保護動作が実行されるので、非完全半波放電状態に起因して放電ランプの口金が変色したり、変形したりするような異常状態への進行が効果的に阻止される。
【００２７】
請求項２に係る発明の照明器具は、照明器具本体と；照明器具本体に配設された請求項１記載の放電ランプ点灯装置と；を具備していることを特徴としている。
【００２８】
本発明において、照明器具は、その用途および構造を問わない。しかし、間引き点灯が可能なように構成した家庭用の照明器具において、本発明は特に効果的である。照明器具本体は、照明器具から放電ランプ点灯装置を除いた残余の部分を意味する。放電ランプ点灯装置は、その一部または全体が照明器具本体に装着されているばかりでなく、照明器具本体から離間して配設されていてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１の発明によれば、放電ランプの正常状態に近似したところの非完全半波放電状態を確実に検出できるとともに、その検出時には電子化点灯回路の保護機能が作動して異常状態への進行を効果的に阻止することができる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果を有する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３２】
図１は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路図である。図において、ＡＣは低周波交流電源、ＥＯＣは電子化点灯回路、ＤＬは放電ランプ、ＮＨＤは非完全半波放電検出手段である。
【００３３】
低周波交流電源ＡＣは、例えば商用交流電源からなる。
【００３４】
電子化点灯回路ＥＯＣは、交流電圧発生回路ＩＮＶおよび負荷回路ＬＣからなる。交流電圧発生回路ＩＮＶは、ノイズフィルタＮＦ、整流化直流電源ＲＤＣおよびインバータ本体ＨＢＩを主体として構成されていて、保護機能を備えている。
【００３５】
ノイズフィルタＮＦは、低周波交流電源ＡＣと整流化直流電源ＲＤＣとの間に介在して高周波ノイズを低周波交流電源側へ流出するのを阻止する。
【００３６】
整流化直流電源ＲＤＣは、全波整流回路ＦＢＲおよび平滑コンデンサＣ１からなり、低周波交流電圧を整流して、平滑化された直流電圧を得る。
【００３７】
インバータ本体ＨＢＩは、ハーフブリッジ形インバータであり、整流化直流電源ＲＤＣに対して直列接続した一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２およびその駆動回路ＤＣからなる。一対のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２は、直列回路を構成し、その両端が整流化直流電源ＲＤＣの両極間に接続している。そして、スイッチング素子Ｑ２の両端間に矩形波の高周波交流出力が得られる。
【００３８】
負荷回路ＬＣは、直流カットコンデンサＣ２、限流インダクタＬ１およびコンデンサＣ３の直列回路からなり、その両端が交流電圧発生回路ＩＮＶの出力端間に接続している。限流インダクタＬ１とコンデンサＣ３は、直列共振回路を形成する。
【００３９】
電子化点灯回路ＥＯＣの保護機能は、交流電圧出力を停止したり、交流電圧出力を間欠的に行ったりするなどを行い、口金の変色や変形などの異常状態への進行を阻止するように構成されている。
【００４０】
放電ランプＤＬは、蛍光ランプからなり、一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２を備えている。一対のフィラメント電極Ｅ１、Ｅ２がコンデンサＣ３の両端において負荷回路ＬＣに直列に挿入されることにより、放電ランプＤＬは、コンデンサＣ３に並列接続している。したがって、コンデンサＣ３は、コンデンサ予熱回路を形成している。
【００４１】
非完全半波放電検出手段ＮＨＤは、フィラメント電力監視回路ＷｆＤを主体として構成されており、放電ランプＤＬの一対のフィラメントＥ１、Ｅ２にそれぞれ消費される電力を監視して放電ランプの正常状態に近似したところの非完全半波放電の発生を検出する。すなわち、放電ランプＤＬに上記のような非完全半波放電状態が発生すると、フィラメント電力が増加するので、フィラメント電力監視回路ＷｆＤで検出したフィラメント電力が予め設定した閾値を越えた場合に、非完全半波放電状態が発生したとしてこれを検知する。そして、電子化点灯回路ＥＯＣを制御して、電子化点灯回路ＥＯＣの保護機能を作動させる。
【００４２】
図２は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示す回路図である。図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、非完全半波放電検出手段ＮＨＤがフィラメント電圧監視回路ＶｆＤを主体として構成されている。フィラメント電圧監視回路ＶｆＤは、放電ランプＤＬの一対のフィラメントＥ１、Ｅ２にそれぞれ印加される電圧を監視して非完全半波放電の発生を検出する。すなわち、放電ランプＤＬに非完全半波放電状態が発生すると、フィラメント電圧が増加するので、フィラメント電圧監視回路ＶｆＤで検出したフィラメント電圧が予め設定した閾値を越えた場合に、非完全半波放電状態が発生したとしてこれを検知する。その余の構成および動作は第１の形態と同様である。
【００４３】
図３は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第３の形態を示す回路図である。図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、非完全半波放電検出手段ＮＨＤがフィラメント電流監視回路ＩｆＤを主体として構成されている。フィラメント電流監視回路ＩｆＤは、放電ランプＤＬの一対のフィラメントＥ１、Ｅ２にそれぞれ流れる電流を監視して非完全半波放電の発生を検出する。すなわち、放電ランプＤＬに非完全半波放電状態が発生すると、フィラメント電流が増加するので、フィラメント電流監視回路ＩｆＤで検出したフィラメント電流が予め設定した閾値を越えた場合に、非完全半波放電状態が発生したとしてこれを検知する。その余の構成および動作は第１の形態と同様である。
【００４４】
図４は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第４の形態を示す回路図である。図において、図１と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本形態は、非完全半波放電検出手段ＮＨＤがフィラメント抵抗監視回路ＲｆＤを主体として構成されている。フィラメント抵抗監視回路ＲｆＤは、放電ランプＤＬの一対のフィラメントＥ１、Ｅ２の抵抗値を監視して非完全半波放電の発生を検出する。すなわち、放電ランプＤＬに非完全半波放電状態が発生すると、フィラメント抵抗が増加するので、フィラメント抵抗監視回路ＲｆＤで検出したフィラメント抵抗値が予め設定した閾値を越えた場合に、非完全半波放電状態が発生したとしてこれを検知する。その余の構成および動作は第１の形態と同様である。
【００４５】
図５は、本発明の照明器具を実施するための一形態としての家庭用天井取付形照明器具を示す概念的断面図である。図において、１１はシャーシ、１２は反射板、１３Ａ、１３Ｂは環形蛍光ランプ、１４はセード、１５は電子化点灯回路、１６は引掛シーリングアダプタである。
【００４６】
シャーシ１１は、金属板をプレス成形して形成され、中央に貫通孔が形成され、周縁に
起立縁１１ａ（図においては、下向きになっている。）が形成されている。
【００４７】
反射板１２は、白色合成樹脂を成形して形成され、シャーシ１１の下面に配設されている。
【００４８】
環形蛍光ランプ１３Ａは、管径１６．５ｍｍ、環外径３７３ｍｍ、環内径３４０ｍｍ、定格ランプ電力３４Ｗ／４８Ｗである。環形蛍光ランプ１３Ｂは、管径１６．５ｍｍ、環外径２２５ｍｍ、環内径１９２ｍｍ、定格ランプ電力２０Ｗ／２８Ｗである。これらの環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂは、図示しない単一のランプホルダによって一体的に反射板の所定の場所に着脱されるとともに、同時に電子化点灯回路１５に対する所要の接続が行われるように構成されている。
【００４９】
セード１４は、乳白アクリル樹脂などを薄いドーム状に成形して、シャーシ１１、反射板１２および環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂなどを覆い、開口縁１４ａがシャーシ１１の起立縁１１ａの内側に嵌合した状態で着脱可能に固定されている。
電子化点灯回路１５は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施した回路構成であり、環形蛍光ランプ１３Ａ、１３Ｂを付勢して点灯し、シャーシ１１と反射板１２との間に形成された空間内に配設されている。なお、電子化点灯回路１５は、図において２つに分割されているように見えるが、一体化構成のものである。
【００５０】
引掛シーリングアダプタ１６は、交流電源を天井から受電してシーリングライトに電気エネルギーを供給するとともに、シーリングライトを天井に取り付けるために機能する。そして、引掛シーリングキャップ機構１６ａと、図示を省略しているが、電気コネクタおよび引掛爪とを備えている。
【００５１】
引掛シーリングキャップ機構１６ａは、天井に配設された埋込形または露出形の引掛シーリングボディ（図示しない。）に着脱自在に引掛係止することにより、引掛シーリングボディに電気的および機械的に接続される。
【００５２】
電気コネクタは、引掛シーリングキャップ機構に絶縁電線を介して接続していて、反射板１２に配設されている受電プラグに接続することにより、シーリングライトへの給電路が形成される。
【００５３】
引掛爪は、引掛シーリングアダプタ１６の側面から進退自在に突出していて、反射板１２の中央に形成された円筒孔１２ａの側面に開口する係止孔に係止する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第１の形態を示す回路図
【図２】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第２の形態を示す回路図
【図３】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第３の形態を示す回路図
【図４】本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第４の形態を示す回路図
【図５】本発明の照明器具を実施するための一形態としての家庭用天井取付形照明器具を示す概念的断面図
【符号の説明】
【００５５】
ＤＬ…放電ランプ、ＥＯＣ…電子化点灯回路、ＦＢＲ…全波整流回路、ＮＨＤ…非完全半波放電検出手段、ＨＢＩ…インバータ本体、ＩＮＶ…高周波発生回路、ＬＣ…負荷回路、ＮＦ…ノイズフィルタ、ＲＤＣ…整流化直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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