(57)【要約】【課題】照明装置から放射された光に揺らぎが発生せず、照射面がちらつくことがなく、放電ランプが立ち消えしない照明装置を提供することにある。【解決手段】本発明の照明装置は、放電ランプ１と点灯回路４の両方が同一のケーシング５内に収納され、点灯回路４の点灯周波数をｆ（ｋＨｚ）とすると、点灯周波数ｆ（ｋＨｚ）は、下記の式で規定されることを特徴とする照明装置。０．９５×（ｎＶ／２Ｌ）≦ｆ≦１．０５×（ｎＶ／２Ｌ）ｎ：自然数（ｎ＝１、２、３・・・・）Ｖ：音速（４４０ｍ／ｓ）Ｌ：放電ランプの電極間中心を通り電極軸に直交する方向の発光管内径（ｍ）【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプと、この放電ランプを点灯させるための点灯回路の両方が同一のケーシング内に収納された照明装置において、
前記点灯回路の点灯周波数をｆ（ｋＨｚ）とすると、点灯周波数ｆ（ｋＨｚ）は、下記の式で規定されることを特徴とする照明装置。
０．９５×（ｎＶ／２Ｌ）≦ｆ≦１．０５×（ｎＶ／２Ｌ）
ｎ：自然数（ｎ＝１、２、３・・・・）
Ｖ：音速（４４０ｍ／ｓ）
Ｌ：放電ランプの電極間中心を通り電極軸に直交する方向の発光管内径（ｍ）
【請求項２】
前記放電ランプは、発光管がセラミックよりなるセラミック放電ランプであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフィスや店舗等に好適に利用される、点灯回路内蔵型の照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オフィスや店舗の照明装置は、放電ランプである例えばセラミックメタルハライドランプを、ランプの特性を最大に発揮する専用の灯具内に配置し、そのセラミックメタルハライドランプを点灯させるための点灯回路を有する電源は、例えば、灯具の背後や、灯具から離れた壁面に設けられていた。つまり、放電ランプと点灯回路はそれぞれ独立しており、個別に配置されていた。これは、放電ランプの寿命が尽きた場合、放電ランプのみ交換すれば、今まで使っていた点灯回路によって再びランプを点灯させることができ、ランプ交換によって照明装置を十分に長い期間使えるという利点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、寿命が尽きた放電ランプを新しい放電ランプと取り替えると、照明装置から放射された光に揺らぎが生じ、照射面がちらつくという問題があった。
【０００４】
これは、出荷時に、放電ランプと点灯回路から出力される点灯周波数を最適な状態に設定して出荷しているものであり、出荷時の放電ランプと点灯回路では照明装置から放射される光に揺らぎが生じないように設定しているからである。
【０００５】
しかし、出荷時の放電ランプの寿命が尽きた場合に新しい放電ランプと交換すると、交換された放電ランプと従来から使用している点灯回路から出力される点灯周波数とが最適な状態にからならずしもなっているわけではなく、交換された放電ランプを最適に点灯するための周波数が点灯回路から出力されていない場合、放電ランプの発光管内のアークが揺らぐことにより、照明装置から放射された光に揺らぎが生じ、照射面がちらつくことがあった。
また、放電ランプと点灯回路の適合性が非常に悪い場合は、放電ランプが立ち消えする場合もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、その目的は、照明装置から放射された光に揺らぎが発生せず、照射面がちらつくことがなく、放電ランプが立ち消えしない照明装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の照明装置は、放電ランプと、この放電ランプを点灯させるための点灯回路の両方が同一のケーシング内に収納された照明装置において、前記点灯回路の点灯周波数をｆ（ｋＨｚ）とすると、点灯周波数ｆ（ｋＨｚ）は、下記の式で規定されることを特徴とする。
０．９５×（ｎＶ／２Ｌ）≦ｆ≦１．０５×（ｎＶ／２Ｌ）
ｆ＝ｎＶ／２Ｌ（ｋＨｚ）
ｎ：自然数（ｎ＝１、２、３・・・・）
Ｖ：音速（４４０ｍ／ｓ）
Ｌ：放電ランプの電極間中心を通り電極軸に直交する方向の発光管内径（ｍ）
【０００８】
請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置であって、特に、前記放電ランプは、発光管がセラミックよりなるセラミック放電ランプであることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の照明装置に組み込まれる放電ランプの説明図であり、図２は本発明の照明装置の断面説明図である。
図１に示すように、放電ランプ１は、セラミックメタルハライドランプであって、略球状の発光管１０の両端に封止部１１が形成され、発光管１０内に一対の電極１２が配置され、封止部１１から電極１２につながる外部リード棒１３が突出している。
【００１０】
そして、図２に示すように、放電ランプ１を取り囲むように外管２が形成され、外管２内において、外部リード棒１３に給電線１４が接続されている。そして、外管２の一端部が封止されて封止部２１が形成され、この封止部２１から給電線１４が外管２の外部に導出されている。
【００１１】
反射鏡３は頂部に開口３１が形成され、この開口３１内に外管２の封止部２１側が挿入された状態で、外管２と反射鏡３が接着剤によって固定されている。また、給電線１４は、点灯回路４の出力側にそれぞれ接続されている。
【００１２】
そして、反射鏡３はケーシング５内に接着剤等の適宜の手段によって固定され、点灯回路４もケーシング５内に適宜の手段によって固定されている。つまり、放電ランプ１と点灯回路４は同一のケーシング５内に収納された状態になっている。
【００１３】
ケーシング５の前方は開口しており、この開口から直接放電ランプ１より放射された光と反射鏡３によって反射された光が特定方向に照射されるものであり、この開口には光透過性の前面カバー６が嵌め込まれている。
ケーシング５の後方には、スクリューベース７が取り付けられており、このスクリューベース７が不図示のソケットに螺合されて放電ランプ１に電力を給電するものである。
【００１４】
次に、点灯回路４について説明すると、点灯回路４にはスクリューベース７を介してランプ点灯電流が入力され、放電ランプ１に適した周波数の交流電流を放電ランプ１に出力するものである。
点灯回路４から出力される電流の点灯周波数は、放電ランプ１の発光管１０の形状によって異なるものである。
【００１５】
詳細に説明すると、放電ランプの発光管内では、ランプ点灯中にアークから発光管１内のガスを揺らす波が発生する。この波は、電極間に交流電流が周期的に流れることにより、発光管内のガスが振動し、この振動が進行波となって発光管の内壁に向かい、内壁から反射された反射波がアークにもどり、アーク付近でこの２つの波の変位に差があると、２つの波の変位が小さくなる位置にアークが移動し、この結果、アークが揺らぐことになる。
また、この２つの波の変位が特定の範囲になると、放電ランプが立ち消えすることがあった。
【００１６】
このような現象を無くすために、放電ランプの発光管の形状に適した点灯周波数でランプを点灯すると、アーク付近で、発光管の内壁に向かう進行波と、内壁から反射された反射波の変位差がなくなり、アークが揺らぐことなく、電極軸に沿ってアークが維持され、放電ランプが立ち消えしなくなる。
【００１７】
放電ランプの発光管の形状に適した点灯周波数とは、次のような条件によって規定されるものである。
点灯回路の点灯周波数をｆ（ｋＨｚ）とすると、点灯周波数ｆ（ｋＨｚ）は、下記の式で規定される。
０．９５×（ｎＶ／２Ｌ）≦ｆ≦１．０５×（ｎＶ／２Ｌ）
ｎ：自然数（ｎ＝１、２、３・・・・）
Ｖ：音速（４４０ｍ／ｓ）
Ｌ：放電ランプの電極間中心を通り電極軸に直交する方向の発光管内径（ｍ）ここで、Ｌとは図１にＬで示す値であり、電極間中心Ｐを通り電極軸に直交する方向の発光管内径である。
【００１８】
つまり、放電ランプの発光管の形状は、放電ランプを製造する上で、ばらつきが生じるものであり、それぞれの放電ランプの発光管の形状に合わせて個々に点灯回路の点灯周波数を、中心周波数（ｋＨｚ）をｆ＝ｎＶ／２Ｌの式によって求め、その値の９５％〜１０５％の範囲の点灯周波数に調節することにより、放電ランプのアークが揺れず、立ち消えもないようにするものである。
【００１９】
発光管の形状を、図１にＬで示す電極間中心Ｐを通り電極軸に直交する方向の発光管内径で規定する理由は、電極軸方向にも発光管内のガスが振動し進行波となるが、この進行波は電極にあたることにより不特定方向に反射するのでありアーク方向に反射して戻される割合が低くなり、この結果、電極方向に振動する波の影響によってアークが揺れる割合が少なく、電極間中心Ｐを通り電極軸に直交する方向の波のみの状態を規定するために電極間中心Ｐを通り電極軸に直交する方向の発光管内径で発光管の形状を規定するものである。
【００２０】
そして、放電ランプの発光管の形状は、略球状である。
発光管の形状が略球状であることとは、図３に示すように、長辺ａと短辺ｂによって発光管１０の内面が近似楕円形状となり、長辺ａと短辺ｂの長さの比が、１／３≦ｂ／ａ≦１／１となる範囲の形状のことをいう。
【００２１】
このように放電ランプに対してアークが揺らがないように調節した点灯回路を放電ランプと共に同一のケーシング内に納めて照明装置とすることにより、照明装置から放射された光に揺らぎがなく、照射面がちらつくことがなく、放電ランプが立ち消えしない。
【００２２】
このような照明装置では、放電ランプの寿命が尽きた場合、放電ランプ単体のみを交換するのではなく、点灯回路が組み込まれた照明装置全体を取り替えるので、確実に照明装置から放射された光に揺が発生することを防止でき、照射面がちらつくこともなく、ましてや、放電ランプが立ち消えすることがない。
【００２３】
また、発光管がセラミックよりなる放電ランプの場合、発光管の製造は、発光管を構成する物質であるセラミックの粉末を金型によって圧縮し焼結して製造するものであり、発光管の形状のバラツキがほとんどなくなるので、ある一つのセラミックよりなる放電ランプに適した点灯周波数を出力する点灯回路を設計した場合、同じ製造工程によって作られた同じ形状のセラミック放電ランプに適用することができ、ランプそれぞれに対して最適な点灯周波数を調節しなくても、容易にセラミック放電ランプとアークの揺らぎを押さることができる点灯回路の組み合わせ選定することができる。
【００２４】
以下に、図２に示す本発明の照明装置の具体的な一例をあげる。
放電ランプ１は、セラミックよりなる発光管を有する放電ランプであって、発光管内の形状は長辺ａと短辺ｂとの長さの比がｂ／ａ＝２／３である略球形をしており、内部には水銀、ハライド金属、アルゴンが封入されている。
そして、発光管１０の電極間中心Ｐを通り電極軸に直交する方向の発光管内径Ｌは４．８×１０−３（ｍ）である。
【００２５】
次に、点灯回路から出力される点灯周波数を中心周波数で求める。この中心周波数をｆ＝ｎＶ／２Ｌの式によって求める。
Ｖは、音速４４０ｍ／ｓであり、上記の式にＶ値、Ｌ値を代入し、ｎの自然数を１とすると、中心周波数ｆ＝４５．８ｋＨｚとなる。
実施例の放電ランプの中心周波数は点灯周波数と同じであり、実施例の放電ランプの点灯周波数は４５．８ｋＨｚである。
なお、ｎの自然数を２とすると、ｆ＝９１．６ｋＨｚとなる。点灯周波数を９１．６ｋＨｚとしてもよいが、周波数が高くなるぶんだけ点灯回路内のスイッチング素子の精度を高くしなければならず、発熱の影響も考慮する必要がでてくるので、通常、点灯周波数を規定するための自然数ｎは、１を用いて点灯回路を設計するものである。
【００２６】
つまり、この放電ランプ１の発光管１０の形状に適した点灯周波数は、４５．８ｋＨｚとなる。
この周波数で放電ランプ１を点灯すると、アーク付近で、発光管の内壁に向かう進行波と、内壁から反射された反射波の変位差がなくなり、アークが揺らぐことなく、電極軸に沿ってアークが維持されることになる。
【００２７】
つまり、発光管の電極間中心を通り電極軸に直交する方向の発光管内径が４．８×１０−３（ｍ）である略球状の発光管を有する放電ランプと、点灯周波数が４５．８ｋＨｚとなる点灯回路を組み込んだ照明装置では、確実に照明装置から放射された光に揺が発生することを防止でき、照射面がちらつくこともない。
【００２８】
次に、上記図２に示すランプを用いて、点灯周波数ｆ＝（ｎＶ／２Ｌ）の値を変えた場合の照明装置から放射される光の状態を調べる実験を行った。
結果を図４に示す。
図４では、中心周波数を４５．８３ｋＨｚとして、その中心周波数に対して０．９０％の点灯周波数である４１．２２ｋＨｚから１．１０％の点灯周波数である５０．３８ｋＨｚまで、点灯周波数を変えた場合の光の状態を調べた。
【００２９】
図４からわかるように、点灯周波数ｆが０．９５×（ｎＶ／２Ｌ）の値である４３．５１ｋＨｚから、点灯周波数ｆが１．０５×（ｎＶ／２Ｌ）の値である４８．０９ｋＨｚの範囲では、図中光の状態の欄に○で表示しているように、照明装置から放射された光に揺らぎがなく、照射面がちらつくことがなく、放電ランプが立ち消えしなかった。
一方、点灯周波数ｆが０．９５×（ｎＶ／２Ｌ）の値である４３．５１ｋＨｚ以下、および、点灯周波数ｆが１．０５×（ｎＶ／２Ｌ）の値である４８．０９ｋＨｚ以上の範囲では、図中光の状態の欄に×で表示しているように、照明装置から放射された光に揺らぎがあり、照射面がちらつき、放電ランプが立ち消えするものもあった。
【００３０】
この実験結果から明らかなように、点灯回路の点灯周波数を、中心周波数（ｋＨｚ）をｆ＝ｎＶ／２Ｌの式によって求め、その値の９５％〜１０５％の範囲の点灯周波数に調節することにより、放電ランプのアークが揺れず、照明装置から放射された光に揺らぎがなく、照射面がちらつかず、立ち消えすることもない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の照明装置は、放電ランプと、その放電ランプの発光管の形状に合わせてアークが揺れることがないように調整した点灯周波数を出力する点灯回路とを同一のケーシングに収納したものであるので、照明装置から放射された光に揺らぎが発生せず、照射面がちらつくことがない照明装置となる。
【００３２】
発光管がセラミックよりなる放電ランプの場合、発光管の形状のバラツキがほとんどなくなるので、ある一つのセラミックよりなる放電ランプに適した点灯周波数を出力する点灯回路を設計した場合、同じ製造工程によって作られた同じ形状のセラミック放電ランプに適用することができ、ランプそれぞれに対して最適な点灯周波数を調節しなくても、容易にセラミック放電ランプと点灯回路の適合性をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の放電ランプの説明図である。
【図２】本発明の照明装置の説明図である。
【図３】発光管の形状を示す説明図である。
【図４】点灯周波数と照明装置から放射される光の状態を調べた実験データである。
【符号の説明】
１      放電ランプ
２      外管
３      反射鏡
４      点灯回路
５      ケーシング
６      前面カバー
７      スクリューベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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