(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電灯と、この高圧放電灯にインバータ回路から出力する高周波電力を供給して点灯させる点灯回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、前記高圧放電灯を構成する円筒状の発光管内の音響共鳴周波数ｆｒを、
この円筒状の発光管内の管長と半径を基に、前記円筒状の発光管内壁を反射する音波の往復回数をパラメータとして
ｆｒ＝（正の整数×音波の速度）÷〔２×｛（発光管長方向の音波往復回数×発光管長）２＋（発光管半径方向の音波往復回数×発光管半径）２｝１／２〕の演算式により求め、この音響共鳴周波数ｆｒと一致しない周波数を非音響共鳴周波数として選定し、この非音響共鳴周波数を有する高周波電力を前記インバータ回路から出力するようにしたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記非音響共鳴周波数を音響共鳴周波数が２ｋＨｚ以上にわたって存在しない周波数帯から選定したことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記非音響共鳴周波数を前記発光管の定格電力３５Ｗ相当において、２９〜３３ｋＨｚ、４０〜４５ｋＨｚ、６１〜６５ｋＨｚの何れかの周波数帯の中から一つの周波数に選定したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記非音響共鳴周波数を前記発光管の定格電力７０Ｗ相当において、２０〜２３ｋＨｚ、２８〜３１ｋＨｚ、４２〜４６ｋＨｚの何れかの周波数帯の中から一つの周波数に選定したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
少なくとも二つ以上の非音響共鳴周波数を選定し、これらの周波数を有する高周波電力を切り替えて出力するように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の高圧放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧放電灯を高周波点灯する高圧放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来における高圧放電灯点灯装置の回路構成図を示す。図１５において、１は直流電源、２は直流電源１の直流電圧を高周波電圧に変換する第１のスイッチング素子２ａと第２のスイッチング素子２ｂとから成るハーフブリッジ回路、３はハーフブリッジ回路２の駆動を制御するドライバ回路、４は始動回路／負荷回路５から出力する電圧が供給されて高周波点灯する高圧放電灯である。こうした構成を有する高圧放電灯点灯装置は、始動回路／負荷回路５を介して高圧放電灯４に供給される高周波電圧の周波数が１ｋＨｚ以上となるように、ハーフブリッジ回路２の駆動をドライバ回路４で制御するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の高圧放電灯点灯装置は、点灯回路の小型化や低コスト化を目的とするために、前述のように高圧放電灯に１ｋＨｚ以上の高周波電圧を供給して高周波点灯するものである。しかし、一般に高圧放電灯を高周波点灯することにより放電灯内の音波の進行波と反射波との干渉作用により放電アークが湾曲し、これによって放電アークの”立ち消え”又は”ゆらぎ”を起こすという課題を抱えていた。したがって、放電灯の点灯を安定に保つことが出来ないという問題点を有していた。
【０００４】
この発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、放電アークを湾曲させず一直線状にして、放電アークの”立ち消え”又は”ゆらぎ”を起こすことがなく、高圧放電灯を安定に高周波点灯できるようにした高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、高圧放電灯にインバータ回路から出力する高周波電力を供給して点灯させる点灯回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯を構成する円筒状の発光管内の音響共鳴周波数ｆｒを、
円筒状の発光管内の管長と半径を基に、円筒状の発光管内壁を反射する音波の往復回数をパラメータとして
ｆｒ＝（正の整数×音波の速度）÷〔２×｛（発光管長方向の音波往復回数×発光管長）２＋（発光管半径方向の音波往復回数×発光管半径）２｝１／２〕の演算式により求め、音響共鳴周波数ｆｒと一致しない周波数を非音響共鳴周波数として選定し、非音響共鳴周波数を有する高周波電力をインバータ回路から出力するようにしたものである。
【０００６】
また、非音響共鳴周波数を音響共鳴周波数が２ｋＨｚ以上にわたって存在しない周波数帯から選定するようにしたものである。
【０００７】
また、非音響共鳴周波数を発光管の定格電力３５Ｗ相当において、２９〜３３ｋＨｚ、４０〜４５ｋＨｚ、６１〜６５ｋＨｚの何れかの周波数帯の中から一つの周波数に選定するようにしたものである。
【０００８】
また、非音響共鳴周波数を発光管の定格電力７０Ｗ相当において、２０〜２３ｋＨｚ、２８〜３１ｋＨｚ、４２〜４６ｋＨｚの何れかの周波数帯の中から一つの周波数に選定するようにしたものである。
【０００９】
また、少なくとも二つ以上の非音響共鳴周波数を選定し、これらの周波数を有する高周波電力を切り替えて出力するように構成したものである。
【００１０】
また、高圧放電灯の累積点灯時間が長くなるに伴って、非音響共鳴周波数をもつ高周波電力の周波数を所定分だけ変化させるようにしたものである。
【００１１】
また、高圧放電灯と、高圧放電灯にインバータ回路から出力する高周波電力を供給して点灯させる点灯回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯を構成する円筒状の発光管内の音響共鳴周波数ｆｒを、ｆｒ＝（正の整数×音波の速度）÷〔２×｛（発光管長方向の音波往復回数×発光管長）２＋（発光管半径方向の音波往復回数×発光管半径）２｝１／２〕の演算式により求め、演算式に基づいて発光管の長さがその半径に対して整数倍或いは整数分の１の大きさとなるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１について、図１は高圧放電灯における発光管の構成を示す斜視図、図２は同じく発光管の構成を示す正面断面図である。図１と図２において、高圧放電灯４は円筒状のセラミックから成る発光管６、発光管６の両側に設けられる電極７、電極７に接続される電極リード線８、電極リード線８を囲うリード線カバー９から構成される。
こうした構成を有する高圧放電灯４において、電極７から出た音波が発光管６内で入射と反射とを繰り返して再び電極７に戻ってくる過程で、その進行波と反射波とが干渉し合って定在波を形成する。そして、その定在波が発光管６内の放電アークを湾曲させることで、放電アークの”立ち消え”又は”ゆらぎ”を起こす。つまり、音波が電極７から出て再び戻ってくるまでの伝搬距離の値と音波の波長の整数倍に相当する値とが等しくなったときに、定在波が形成されて放電アークを湾曲させるという音響共鳴現象を発生する。
ここで、発光管６内の音波の伝搬距離をｘ、その波長をλとすると、下記の（１）式の条件が成立した場合に定在波を形成して音響共鳴現象が発生する。
ｘ＝ｍ・λ・・・・・・（１）
但し、ｍは０以上の整数である。
【００１３】
次に、発光管６内の音波の速度をｖ、音波の周波数をｆｓとすると、その波長λは下記の（２）式より求まる。
λ＝ｖ／ｆｓ ・・・・・・（２）
また、前述の（１）式と（２）式より音波の周波数ｆｓは下記の（３）式で表すことができる。
ｆｓ＝（ｍ・ｖ）／ｘ ・・・・・・（３）
そして、前述の（３）式で表された音波の周波数ｆｓと高周波点灯回路から発光管６に供給される電圧の周波数即ち点灯周波数とが一致したときに、音響共鳴現象が発生することを確認した。
【００１４】
次に、音響共鳴現象が発生する時点の音響共鳴周波数ｆｒを発光管６の形状寸法、音波の伝播距離から求める方法ついて説明する。発光管６の長さをＬ、半径をｒとし、かつ音波が管長方向を往復する回数をｎｌ、管半径方向を往復する回数をｎｒとすると、発光管６内での音波の伝播距離ｘは下記の（４）式で表すことができる。
ｘ＝２・｛（ｎｌ・Ｌ）２＋（ｎｒ・ｒ）２｝１／２・・（４）
ここで、発光管６内の管長方向や管半径方向に対しての音波の進行波および反射波の伝搬経路の一例を、図３の（ａ）と（ｂ）に示す。図３の（ａ）は、ｎｌ＝１，ｎｒ＝２即ち管長方向１回、管半径方向２回の場合における音波の伝播経路であり、図３の（ｂ）はｎｌ＝３，ｎｒ＝１即ち管長方向３回、管半径方向１回の場合における音波の伝播経路である。
【００１５】
そして、前述の（３）式と（４）式より音波の周波数ｆｓを下記の（５）式で表すことができ、この周波数ｆｓと一致する周波数が音響共鳴現象を発生する音響共鳴周波数ｆｒである。
0004178778.tif 000002
なお、前述の（５）式で用いたｍはその値が大きくなれば定在波の圧力が減衰して音響共鳴現象の影響度が小さい。また、ｎｌとｎｒが大きくなれば発光管６内での音波の反射回数や伝播距離が増えることで、その圧力が弱まって定在波の圧力は減衰する関係上、音響共鳴現象の影響度が小さくなる。したがって、ｍ，ｎｌ，ｎｒのそれぞれの上限値を決めて音響共鳴周波数ｆｒを求める必要がある。ここでは、例えばｎｌとｎｒの反射回数の合計を５回以下、ｍを１０以下とした。
【００１６】
ここで、発光管６の長さ方向の反射回数を（２・ｎｌ−１）で表し、半径方向の反射回数をｎｒで表した。こうした前提条件に基づき、長さ方向と半径方向に対する音波の反射組み合わせ即ちｎｌとｎｒの反射組み合わせは、下記の（６）式で表すことができる。
ｎｘ＝（２・ｎｌ−１）＋ｎｒ≦５ ・・・・・・（６）
そして、前述の（６）式よりｎｌとｎｒの反射組み合わせを求め、それをテーブル化したものを表１に示す。表１において、例えばｎｌ＝１の場合はｎｒ＝０〜４即ち管長方向１回に対して管半径方向０〜４回であり、ｎｌ＝２の場合はｎｒ＝０〜２即ち管長方向２回に対して管半径方向０〜２回の反射組み合わせとなる。
【００１７】
【表１】
0004178778.tif 000003
【００１８】
次に、ｍ，ｎｌ，ｎｒの値を前述のように限定し、かつ放電灯４の定格容量を３５ｗ、発光管６の長さをＬ＝５．６ｍｍ、半径をｒ＝３．１ｍｍとした場合における音響共鳴周波数ｆｒの分布を前述の（５）式より求め、それを図化したものを図４に示す。なお、ここでは発光管６内の音波の速度ｖを６２０（ｍ/ｓ）に設定した。図４において、音響共鳴周波数ｆｒは周波数１５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲において、複数の周波数（図中の○印）で確認された。したがって、発光管６の点灯周波数を音響共鳴周波数ｆｒに一致しない周波数を非音響共鳴周波数として、予め図４に示す音響共鳴周波数の分布図より抽出しておく。
【００１９】
この場合に、図１５に示す従来の高圧放電灯点灯装置の回路構成図において、例えば２ｋＨｚ以上にわたって音響共鳴周波数ｆｒを有しない周波数帯である２９ｋＨｚ〜３３ｋＨｚ（図中のａゾーン）、４０ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ（図中のｂゾーン）、６０〜６６ｋＨｚ（図中のｃゾーン）の範囲内から一つの非音響共鳴周波数を選定し、選定された周波数をもった高周波電圧を放電灯４へ供給するように、インバータ回路を構成する複数のスイッチング素子から成るハーフブリッジ回路２をドライバ回路３によって駆動制御する。こうした点灯周波数の設定方法により、音響共鳴現象の発生を未然に防止して発光管６内の放電アークの”ゆらき”又は”立ち消え”を解消することができる。
【００２０】
また、図５は音波の速度ｖの誤差即ちバラツキを考慮し、例えば６２０±２％（ｍ／ｓ）とした場合の音響共鳴周波数ｆｒの分布を前述の（５）式より求め、それを図化したものである。図５において、図４の説明と同様に１５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で、音響共鳴周波数ｆｒは複数確認された（図中の○印）。したがって、前述と同様に点灯周波数を音響共鳴周波数ｆｒと一致しないように、周波数を非音響共鳴周波数として予め図５に示す音響共鳴周波数ｆｒの分布図より抽出しておく。
【００２１】
また、図６はｍ，ｎｌ，ｎｒの値を前述のように限定し、かつ放電灯４の定格容量を３５ｗ、発光管４の長さをＬ＝５．９ｍｍ、半径をｒ＝３．１ｍｍとした場合における音響共鳴周波数ｆｒの分布を前述の（５）式より求め、それを図化したものである。なお、音波の速度ｖを６２０（ｍ/ｓ）に設定した。図６において、周波数が１５ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内で、幾つかの音響共鳴周波数ｆｒ（図６中の○印）が確認された。したがって、これらの音響共鳴周波数ｆｒと一致しない周波数を非音響共鳴周波数として、予め図６に示す分布図から抽出しておく。この場合、例えば２ｋＨｚ以上にわたって音響共鳴周波数ｆｒを有しない周波数帯である２０ｋＨｚ〜２２ｋＨｚ（ｄゾーン）、２８ｋＨｚ〜３３ｋＨｚ（ｅゾーン）、４０ｋＨｚ〜４５ｋＨｚ（ｆゾーン）の範囲内から一つの非音響共鳴周波数を選定し、この周波数で放電灯４を点灯制御することにより、発光管６内の放電アークの”ゆらき”又は”立ち消え”を解消することができる。
【００２２】
また、図７は音波の速度ｖのバラツキを考慮し、例えば６２０±２％（ｍ／ｓ）とした場合の音響共鳴周波数ｆｒを図化したものである。前述と同様に、点灯周波数を非音響共鳴周波数として音響共鳴周波数ｆｒ（図中の○印）と一致させないように、予め図７に示す音響共鳴周波数ｆｒの分布図より抽出しておく。これによって、発光管６内の放電アークの”ゆらき”又は”立ち消え”を解消することができる。
【００２３】
また、図８はｍ，ｎｌ，ｎｒの値を前述のように限定し、かつ放電灯４の定格容量を７０Ｗ、発光管６の長さをＬ＝７.５ｍｍ、半径をｒ＝４.２ｍｍとした場合における音響共鳴周波数ｆｒの分布を前述の（５）式より求め、それを図化したものである。なお、音波の速度ｖを５８５（ｍ/ｓ）に設定した。図８において、同じようにこれらの音響共鳴周波数ｆｒ（図中の○印）と一致しない周波数を非音響共鳴周波数として抽出しておく。この場合に、例えば２ｋＨｚ以上にわたって音響共鳴周波数ｆｒを有しない周波数帯である２０ｋＨｚ〜２３ｋＨｚ（ｇゾーン）、２８ｋＨｚ〜３１ｋＨｚ（ｈゾーン）、４２ｋＨｚ〜４６ｋＨｚ（ｉゾーン）の範囲内から一つの非音響共鳴周波数を選定し、前述と同様に高圧放電灯４を点灯制御することで放電アークの”ゆらき”又は”立ち消え”を解消することができる。
【００２４】
さらに、図９は音波の速度ｖのバラツキを考慮し、例えば５８５±３％（ｍ／ｓ）とした場合の音響共鳴周波数ｆｒの分布を図化したものである。前述と同様に、点灯周波数を非音響共鳴周波数として音響共鳴周波数ｆｒ（図中の○印）と一致させないように、予め図９に示す音響共鳴周波数ｆｒの分布図より抽出しておく。これによって、発光管６内の放電アークの”ゆらき”又は”立ち消え”を解消することができる。
【００２５】
以上、この発明の高圧放電灯点灯装置は発光管６の長さＬ、半径ｒ、音波の速度ｖ、音波の反射回数ｎｌとｎｒのそれぞれの値を、前述の（５）式に代入して音響共鳴周波数ｆｒを求め、その音響共鳴周波数ｆｒと一致させないように非音響共鳴周波数を選定して、高圧放電灯４の点灯周波数を決定する。そして、この点灯周波数の設定をインバータ回路の駆動を制御するドライバ回路で行うことで、発光管６内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して高圧放電灯４を安定状態に点灯することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態１に係る放電灯の音響共鳴現象の発生を未然に防止する手段を付加した二段調光式高圧放電灯装置の回路構成図を示す。ここでは、従来例と同様の高圧放電灯点灯装置を構成するドライバ回路３に、高圧放電灯４の点灯周波数を切り換える周波数切換え回路１０を付加したものである。周波数切換え回路１０は、調光回路（図示なし）からの出力信号に応じてドライバ回路３の動作を制御するものであり、例えば放電灯４の定格容量が３５Ｗ、発光管６の管長Ｌ＝５．６ｍｍ、管半径ｒ＝３．１ｍｍの場合に、第１の非音響共鳴周波数を３１ｋＨｚ（図４中のαポイント）、第２の非音響共鳴周波数を４４ｋＨｚ（図４中のβポイント）にそれぞれ選定し、この二つの非音響共鳴周波数を切り換えるようにしたものである。これにより、図１１の高圧放電灯４の消費電力特性に示すように、第１の非音響共鳴周波数ｆｈ１において消費電力の割合を１００％とした場合に、第２の非音響共鳴周波数ｆｈ２では消費電力の割合が７５％となり、減光点灯することができる。
【００２７】
以上のように、高圧放電灯４の点灯周波数を二つの非音響共鳴周波数に選定し、その周波数を切り換える段調光方式の高圧放電灯点灯装置において、発光管６内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して高圧放電灯４を点灯すると共に、必要に応じて減光による省電力化を図ることができる。
【００２８】
実施の形態３．
図１２は、この発明の実施の形態３に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図を示す。図１２において、従来例と同一の符号は同一または相当部分を示す。ここでは、高圧放電灯点灯装置を構成するドライバー回路３に、高圧放電灯４の累積点灯時間が長くなるに伴ってハーフブリッジ回路２のスイッチング素子２ａ，２ｂの駆動周波数を所定分だけ上昇変化させ、放電灯４に供給する電圧の周波数を補正する周波数補正回路１１を付加したものである。
一般的に、累積点灯時間に応じて発光管６内の音波の速度ｖは下記の（７）式に基づいて上昇変化するので、実施の形態１で述べた音響共鳴周波数ｆｒ及び非音響共鳴周波数も同様に上昇変化する。
ｖ＝（γ・Ｐｏ／ρ）１／２・・・・・・（７）
但し、γ：定数、Ｐｏ：管内の圧力、ρ：管内の気体密度
【００２９】
ここで、一般的に高圧放電灯４の累積点灯時間が増えるに伴ってρが小さくなり、これによってｖが大きくなる現象を示す。したがって、周波数補正回路１１に格納するタイマー回路１２により放電灯４の累積点灯時間をカウント処理し、そのタイマー回路４から出力される累積点灯時間が長くなるに伴って高圧放電灯４の点灯周波数を所定分だけ上昇変化させる。ここで、発光管６内の音波の速度ｖのバラツキ又は発光管６の形状バラツキなどによる音響共鳴周波数ｆｒの上下変動を考慮する意味合いで、点灯周波数を非音響共鳴周波数帯の中心付近に設定して安定な状態で点灯させる。
【００３０】
以上のように、高圧放電灯４の累積点灯時間が長くなるに伴って、点灯周波数を所定分だけ上昇変化するようにドライバ回路３に周波数補正回路１１を付加する構成を採用したことにより、長期使用による音波の速度ｖの上昇変化に伴う音響共鳴周波数ｆｒの変化が有った場合でも、常に発光管６内の放電アークの“ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して安定に高圧放電灯４を点灯させることができる。
【００３１】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４は、実施の形態１〜実施の形態３で述べた音響共鳴周波数の数を減少させる方法であり、図１３と図１４に示す発光管６の正面断面図を併用して説明する。図１３は、発光管６の長さＬと半径ｒとをそれぞれ等しくなるようにした場合の発光管６の形状を示す。実施の形態１で述べた音響共鳴周波数ｆｒを求める下記の（８）式より、例えば管長方向の音波の反射回数ｎｌ＝０，管半径方向の音波の反射回数ｎｒ＝１の反射条件の場合とｎｌ＝１，ｎｒ＝０の反射条件の場合とで、それぞれの音響共鳴周波数ｆｒの値は等しくなる。
【００３２】
また、ｎｌ＝０，ｎｒ＝２の反射条件の場合とｎｌ＝２，ｎｒ＝０の反射条件の場合とで、それぞれの音響共鳴周波数ｆｒの値は等しくなる。また、ｎｌ＝０，ｎｒ＝３の反射条件の場合とｎｌ＝３，ｎｒ＝０の反射条件の場合とで、それぞれの音響共鳴周波数ｆｒの値は等しくなる。さらに、ｎｌ＝１，ｎｒ＝２の反射条件の場合とｎｌ＝２，ｎｒ＝１の反射条件の場合とで、それぞれの音響共鳴周波数ｆｒの値は等しくなる。したがって、実施の形態１で開示した表１に示すｎｌとｎｒの組み合わせにおいて、１５通りの反射の組合わせに対して音響共鳴現象が発生する周波数の数は１１通りとなり、実質上その数を減少させることができる。
0004178778.tif 000004
【００３３】
次に、図１４は発光管６の長さＬを半径ｒの２倍となるようにした場合の発光管６の形状を示す。この場合でも、音響共鳴周波数ｆｒを求める上記の（８）式より、例えば管長方向の音波の反射回数ｎｌ＝１，管半径方向の音波の反射回数ｎｒ＝０の反射条件の場合とｎｌ＝０，ｎｒ＝２の反射条件の場合とで、それぞれの音響共鳴周波数ｆｒの値は等しくなる。また、ｎｌ＝２，ｎｒ＝０の場合とｎｌ＝０，ｎｒ＝４の反射条件の場合とでそれぞれの音響共鳴周波数ｆｒの値は等しくなる。これにより、表１に示すｎｌとｎｒの１５通りの反射組み合わせにおいて、音響共鳴現象が発生する周波数の数は１３通りとなり、実質上その数を減少させることができる。したがって、音響共鳴現象が発生しない周波数帯即ち非音響共鳴周波数帯の幅が大きくなるために、点灯周波数として非音響共鳴周波数の選定範囲が広がり、確実に音響共鳴現象の発生を防止する高圧放電灯点灯装置の回路設計が非常に容易となる。なお、前述のように発光管６の長さＬを半径ｒの２倍となるように構成する他に、発光管６の長さＬを半径ｒの１／２となるように構成しても良い。
【００３４】
以上のように、発光管６の長さＬと半径ｒとを所定の倍数関係となるようにした場合は、所定の反射回数ｎｌとｎｒの組合わせに対して音響共鳴現象が発生する周波数の数を減少させることができる。したがって、点灯周波数の設定範囲を広くした状態で音響共鳴現象の発生を防止することで、放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して放電灯４を安定な状態で点灯させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３６】
この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、高圧放電灯にインバータ回路から出力する高周波電力を供給して点灯させる点灯回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯を構成する円筒状の発光管内の音響共鳴周波数ｆｒを、
円筒状の発光管内の管長と半径を基に、円筒状の発光管内壁を反射する音波の往復回数をパラメータとして
ｆｒ＝（正の整数×音波の速度）÷〔２×｛（発光管長方向の音波往復回数×発光管長）２＋（発光管半径方向の音波往復回数×発光管半径）２｝１／２〕の演算式により求め、音響共鳴周波数ｆｒと一致しない周波数を非音響共鳴周波数として選定し、非音響共鳴周波数を有する高周波電力をインバータ回路から出力するようにしたので、発光管内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を起こすことがなく、高圧放電灯を安定状態に点灯することができる。
【００３７】
また、非音響共鳴周波数を音響共鳴周波数が２ｋＨｚ以上にわたって存在しない周波数帯から選定するようにしたので、点灯周波数を非音響共鳴周波数帯に収まるように点灯装置の設計を容易に行うことが可能であり、発光管内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消し、高圧放電灯を安定状態に点灯することができる。
【００３８】
また、非音響共鳴周波数を発光管の定格電力３５Ｗ相当において、２９〜３３ｋＨｚ、４０〜４５ｋＨｚ、６１〜６５ｋＨｚの何れかの周波数帯の中から一つの周波数に選定するようにしたので、例えば音波の速度に誤差即ちバラツキを生じたり或いは発光管の形状にバラツキを生じた場合でも、点灯周波数を確実に非音響共鳴周波数帯に収めることが可能である点灯装置の設計を容易に行うことができる。したがって、発光管内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消し、高圧放電灯を安定状態に点灯することができる。
【００３９】
また、非音響共鳴周波数を発光管の定格電力７０Ｗ相当において、２０〜２３ｋＨｚ、２８〜３１ｋＨｚ、４２〜４６ｋＨｚの何れかの周波数帯の中から一つの周波数に選定するようにしたので、例えば音波の速度にバラツキを生じたり或いは発光管の形状にバラツキを生じた場合でも、点灯周波数を確実に非音響共鳴周波数帯に収めて、発光管内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消し、高圧放電灯を安定状態に点灯することができる。
【００４０】
また、少なくとも二つ以上の非音響共鳴周波数を選定し、これらの周波数を有する高周波電力を切り替えて出力するように構成したので、放電灯の２段調光を行う共に発光管内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して高圧放電灯を安定状態で点灯すると共に省電力化を図ることができる。
【００４１】
また、高圧放電灯の累積点灯時間が長くなるに伴って、非音響共鳴周波数をもつ高周波電力の周波数を所定分だけ変化するようにしたので、長期使用で音波の速度の上昇変化に伴う音響共鳴周波数の変化が有った場合でも、常に点灯周波数を非音響共鳴周数波帯の中心付近に設定して放電灯を点灯することができる。したがって、発光管内の放電アークの“ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して安定な状態で高圧放電灯を点灯させることができる。
【００４２】
また、高圧放電灯と、高圧放電灯にインバータ回路から出力する高周波電力を供給して点灯させる点灯回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯を構成する円筒状の発光管内の音響共鳴周波数ｆｒを、ｆｒ＝（正の整数×音波の速度）÷〔２×｛（発光管長方向の音波往復回数×発光管長）２＋（発光管半径方向の音波往復回数×発光管半径）２｝１／２〕の演算式により求め、演算式に基づいて発光管の長さがその半径に対して整数倍或いは整数分の１の大きさとなるようにしたので、音響共鳴周波数の数を少なくして点灯周波数の設定範囲を広くすることができる。したがって、発光管内の放電アークの”ゆらぎ”又は”立ち消え”を解消して確実に音響共鳴現象の発生を防止する高圧放電灯点灯装置の回路設計が非常に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の発光管を示す斜視図である。
【図２】  実施の形態１の発光管を示す正面断面図である。
【図３】  発光管内の音波の伝播経路を示す正面断面図である。
【図４】  発光管の音響共鳴周波数の分布図を示す。
【図５】  発光管の他の音響共鳴周波数の分布図を示す。
【図６】  発光管の他の音響共鳴周波数の分布図を示す。
【図７】  発光管の他の音響共鳴周波数の分布図を示す。
【図８】  発光管の他の音響共鳴周波数の分布図を示す。
【図９】  発光管のさらに他の音響共鳴周波数の分布図を示す。
【図１０】  実施の形態２の高圧放電灯点灯装置に係る回路構成図を示す。
【図１１】  実施の形態２に係る高圧放電灯の消費電力特性図を示す。
【図１２】  実施の形態３に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成図を示す。
【図１３】  実施の形態４の発光管を示す正面断面図である。
【図１４】  実施の形態４の他の発光管を示す正面断面図である。
【図１５】  従来の高圧放電灯点灯装置の回路構成図を示す。
【符号の説明】
１  直流電源、２  ハーフブリッジ回路、３  ドライバ回路、４  高圧放電灯、５  始動回路／負荷回路、６  発光管、７  電極、８  電極リード線、９  リード線カバー、１０  周波数切換え回路、１１  周波数補正回路、１２  タイマー回路。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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