(57)【要約】【課題】アマルガムを加熱する加熱手段の特性である温度または周囲温度を検出等することで、より高性能、高信頼性等を図ることができる放電灯点灯装置および照明器具を提供する。【解決手段】希ガスと水銀とが気密に充填され、内壁に蛍光体膜が塗布された透光ガラス製のバルブ２と、このバルブ２内に設けたアマルガム１１と、バルブ２内に放電を発生させる点灯回路１６とを備えた放電灯点灯装置において、アマルガム１１の近傍に、アマルガム加熱手段１５を設けるとともに、この加熱手段１５の特性を検出する検出部２０と、この検出部２０の検出に応じて放電灯１Ａへの入力を制御する制御部２１とを設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希ガスと水銀とが気密に充填され、内壁に蛍光体膜が塗布された透光ガラス製のバルブと、このバルブ内に設けたアマルガムと、バルブ内に放電を発生させる点灯回路とを備えた放電灯点灯装置において、
前記アマルガムの近傍に、アマルガム加熱手段を設けるとともに、この加熱手段の特性を検出する検出部と、この検出部の検出に応じて放電灯への入力を制御する制御部とを設けたことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、ＰＴＣヒータであることを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記加熱手段の入力電流の過渡変化を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯の始動電圧を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記加熱手段の入力電流の過渡変化を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯の始動電圧の印加時間を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記加熱手段の入力電流の過渡変化を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯の始動から安定状態に至るまでの間の出力電圧を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記加熱手段の安定時の入力電流を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯への出力電圧を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記検出部は、加熱手段の電気特性を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯への出力を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記放電灯は無電極放電灯であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の放電灯を備えた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、放電灯点灯装置および照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、希ガスと水銀とが気密に充填され、内壁に蛍光体膜が塗布された透光ガラス製のバルブと、このバルブ内に設けたアマルガムと、バルブ内に放電を発生させる点灯回路とを備えた放電灯点灯装置において、アマルガムの近傍に、アマルガム加熱手段を設けることで、アマルガムの温度が過度に高くなることを防止しつつ、アマルガムの温度を所定温度以上に維持するものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１００８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、背景技術は、アマルガムを加熱する加熱手段の特性である温度または周囲温度を検出するものではないから、低温環境下における始動の安定性や良好な光束の立ち上がり、高温環境下における高周波ノイズの低減、フェライトコア（無電極放電灯の場合）の磁気飽和の回避や光色の大幅な変化の抑制等が行えないとともに、放電灯の脱着状態の判定と、それに伴う高周波ノイズの発生の抑制や安全性の向上等が行えないという問題があった。
【０００４】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、アマルガムを加熱する加熱手段の特性である温度または周囲温度を検出等することで、より高性能、高信頼性等を図ることができる放電灯点灯装置および照明器具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、希ガスと水銀とが気密に充填され、内壁に蛍光体膜が塗布された透光ガラス製のバルブと、このバルブ内に設けたアマルガムと、バルブ内に放電を発生させる点灯回路とを備えた放電灯点灯装置において、前記アマルガムの近傍に、アマルガム加熱手段を設けるとともに、この加熱手段の特性を検出する検出部と、この検出部の検出に応じて放電灯への入力を制御する制御部とを設けたことを特徴とする放電灯点灯装置を提供するものである。
【０００６】
請求項２のように、前記加熱手段は、ＰＴＣヒータであることが好ましい。
【０００７】
請求項３のように、前記検出部は、前記加熱手段の入力電流の過渡変化を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯の始動電圧を制御する構成とすることができる。
【０００８】
請求項４のように、前記検出部は、前記加熱手段の入力電流の過渡変化を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯の始動電圧の印加時間を制御する構成とすることができる。
【０００９】
請求項５のように、前記検出部は、前記加熱手段の入力電流の過渡変化を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯の始動から安定状態に至るまでの間の出力電圧を制御する構成とすることができる。
【００１０】
請求項６のように、前記検出部は、前記加熱手段の安定時の入力電流を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯への出力電圧を制御する構成とすることができる。
【００１１】
請求項７のように、前記検出部は、加熱手段の電気特性を検出し、この検出部の検出に応じて、制御部により、放電灯への出力を制御する構成とすることができる。
【００１２】
請求項８のように、前記放電灯は無電極放電灯であることが好ましい。
【００１３】
請求項９のように、請求項１〜８のいずれか一項に記載の放電灯を備えたことを特徴とする照明器具とすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加熱手段によるアマルガムの温度制御によって、アマルガムからの水銀放出量が制御できるとともに、加熱手段の特性である温度または周囲温度の検出が可能となるから、始動電圧等を適切に設定することで、低温環境下や高温環境下における良好な光束の立ち上がり、始動時に発生する高周波ノイズの低減、始動時におけるフェライトコアの磁気飽和の回避、放電灯の未装着時の出力事前停止、発光色の大幅なずれの回避等が可能となり、より高性能、高信頼性、安全な放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
【００１５】
請求項２によれば、点灯回路から加熱手段への出力を制御することなくアマルガム温度を略一定に保つことが可能となり、安価な構成でより広い温度範囲で光出力を安定化させることが可能となるとともに、その抵抗値の急峻な温度特性を利用して、周囲温度の検出が容易に行え、周囲温度に応じた点灯回路の制御が可能となる。
【００１６】
請求項３によれば、検出部による加熱手段の入力電流の過渡変化の検出結果から、加熱手段の初期温度の検出が可能となるから、始動電圧を事前に適切に設定することができる。
【００１７】
例えば、加熱手段の初期温度が低温であると検出した場合には、放電灯の始動電圧を上げる制御を行えば、高い始動電圧を必要とする低温環境下での放電灯の始動を安定に行えるようになる。
【００１８】
逆に、加熱手段の初期温度が高温であると検出した場合には、放電灯の始動電圧を下げる制御を行えば、低い始動電圧で足りる高温環境下での放電灯の始動が容易であるとともに、始動電圧が低いので、高周波ノイズが低減するようになる。
【００１９】
また、放電灯が無電極放電灯である場合には、誘導コイルに用いたフェライトコアの磁気飽和等が回避できるようになる。
【００２０】
請求項４によれば、検出部による加熱手段の入力電流の過渡変化の検出結果から、加熱手段の初期温度の検出が可能となるから、始動電圧の印加時間を事前に適切に設定することができる。
【００２１】
例えば、加熱手段の初期温度が低温であると検出した場合には、放電灯の始動電圧の印加時間を延長する制御を行えば、始動遅れが発生し易い低温環境下での放電灯の始動の不良を回避できるようになる。
【００２２】
請求項５によれば、検出部による加熱手段の入力電流の過渡変化の検出結果から、加熱手段の初期温度の検出が可能となるから、点灯回路の出力電圧を事前に適切に設定することができる。
【００２３】
例えば、加熱手段の初期温度が低温であると検出した場合には、放電灯の始動から安定状態に至るまでの間の出力電圧を上げる制御を行えば、バルブの管壁温度を迅速に上げることができるので、良好な光束の立ち上がりが得られるようになる。
【００２４】
請求項６によれば、検出部による加熱手段の安定時の入力電流の検出結果から、点灯時の放電灯の周囲温度の検出が可能となるから、点灯回路の出力を適切に設定することができる。
【００２５】
例えば、周囲温度が高温であると検出した場合には、放電灯への出力電圧を下げる制御を行えば、アマルガムの温度の過度な上昇を避けることができるので、光色の大幅な変化を抑制できるようになる。
【００２６】
請求項７によれば、検出部による加熱手段の電気特性の検出結果から、放電灯の脱着状態の判定が可能となる。
【００２７】
例えば、放電灯が装着されていない時は、放電灯に出力せず、放電灯が装着されている時だけ放電灯に出力することにより、高周波ノイズの発生が抑制されるとともに、露出した誘導コイルや接続端子等の高電圧部分に高電圧がかからないので、安全性が向上するようになる。
【００２８】
請求項８によれば、無電極放電灯でフェライトコアを用いた場合でも、磁気飽和がなく、始動時の高周波ノイズが低く、放電灯未装着でも安全性の高い無電極放電灯となる。
【００２９】
請求項９によれば、アマルガム温度制御と、周囲温度に応じた点灯回路の出力制御により、より高性能、高信頼性、安全な照明器具となる。また、周囲温度の変化に対して光出力変化の小さい照明器具となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図１は放電管である無電極放電灯１Ａの断面図である。ガラス球状のバルブ２の基部２ａは口金３に連結されている。放電灯１Ａの内部中心にはキャビティ４と、このキャビティ４の底部分４ａから開口部分４ｂに向かって延在する排気細管５とが一体的に形成されている。
【００３２】
キャビティ４内には、排気細管５に挿入された状態の円筒状シリンダ６が設けられ、このシリンダ６は、キャビティ４の開口部分４ｂから外部に突出して、口金３に形成された穴３ａに嵌め合わされている。
【００３３】
また、排気細管５の先端（チップオフ部）５ａは、キャビティ４の開口部分４ｂから外部に突出して、口金３の穴３ａに嵌め合わされているシリンダ６の内部に臨まされている。
【００３４】
バルブ２の内面には、その一部だけを図示するように、保護膜７と蛍光体膜８とが形成されている。また、キャビティ４のバルブ２内の周面にも、その一部だけを図示するように、保護膜７と蛍光体膜８とが形成されている。
【００３５】
キャビティ４内の上部には、シリンダ６の外周に嵌め込まれた状態でフェライトコア９と誘導コイル１０とが設けられている。フェライトコア９は、誘導コイル１０に通電する高周波電流が数百ＫＨｚという低い周波数であるために必要とするものである。このフェライトコア９や誘導コイル１０は、カプラを構成する。
【００３６】
バルブ２内には、放電ガスとして、アルゴン等の希ガスが封入されている。また、排気細管５内には、バルブ２内に水銀を放出させるためのアマルガム１１が設けられている。このアマルガム１１は、排気細管５内で窪み５ｂと先端５ａとの間の入れられた上下一対のガラスロッド１２によって、上下位置が位置決めされている。
【００３７】
そして、誘導コイル１０に高周波電流を通電すると、誘導コイル１０の周囲に誘導電界（高周波電磁界）が発生し、この誘導電界をバルブ２に作用させることでプラズマを発生させ、水銀原子から発生する紫外線がバルブ２の蛍光体膜８で可視光に変換され、バルブ２を透過して外部に放出されることで点灯するようになる。
【００３８】
アマルガム１１の近傍の排気細管５の外周とシリンダ６の内周との間の空間には、アマルガムを加熱するＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒータ（加熱手段）１５が配置されている。このＰＴＣヒータ１５は、キュリー点以上の温度になると急激に抵抗が増加することにより、自己温度制御機能を持った定温発熱体である。このＰＴＣヒータ１５は、点灯回路１６からの給電で発熱してアマルガム１１を加熱するようになる。
【００３９】
図２は点灯回路１６の構成図である。点灯回路１６は直流電源１７と高周波電源回路１８とを備え、交流を直流に変換した後、数百ＫＨｚの高周波電流に変換して、この高周波電流を誘導コイル１０に供給するようになる。
【００４０】
ＰＴＣヒータ１５には、直流電源１７から直流電圧が印加されるようになる。ＰＴＣヒータ１５は、図３のような抵抗値の温度特性を持っており、ある温度に達すると急激に抵抗値が上がることから、一定の電圧を与えることで、略一定の温度を保つ特性を有している。
【００４１】
点灯回路１６は、ＰＴＣヒータ１５への入力電流を検出する検出回路（検出部）２０と、この検出回路２０の検出に応じて高周波電源回路１８を制御する制御回路（制御部）２１とを備えている。
【００４２】
ＰＴＣヒータ１５は、図３のような抵抗値の温度特性を持っていることから、常温では低インピーダンスとなっており、直流電圧を印加すると、図６のように突入電流が流れ、その後急速に抵抗値が上昇するために、電流も急激に下がって飽和状態に達する。
【００４３】
この入力電流の過渡変化は、ＰＴＣヒータ１５が設定された温度に達するのに必要な電流によって異なるため、例えば電圧投入当初の周囲温度が低い場合は、多くの電流を必要として、図６の実線のような過渡変化となり、逆に、電圧投入当初の周囲温度が高い場合は、少ない電流で良いので、図６の破線のような過渡変化となる。
【００４４】
この過渡変化を検出回路２０で検出することにより、ＰＴＣヒータ１５の初期温度の検出が可能となる。
【００４５】
そして、ＰＴＣヒータ１５は、無電極放電灯１Ａの近傍に配置されていることから、ＰＴＣヒータ１５の温度とバルブ２の温度は強い相関性を持つので、検出回路２０で検出したＰＴＣヒータ１５の初期温度からバルブ２の温度（ＰＴＣヒータ１５の周囲温度）を推定することが可能となる。
【００４６】
（実施形態１）
図４は放電灯１Ａの始動特性の一例である。図４から明らかなように、放電灯１Ａの始動電圧は低温時に高くなる。これは水銀の蒸気圧が下がって希ガス放電に近くなり、ペニング効果が小さくなるためである。
【００４７】
ところで、放電灯１Ａを始動させる点灯回路１６の出力電圧は、一般的には一定であり、この電圧は、低温下でも充分に始動できるように高い値が設定されているが、放電灯１Ａが室温レベルや高温状態である場合には、高い電圧は必要なく、このような高い電圧を誘導コイル１０に印加した場合には、高周波ノイズが発生するという弊害がある。
【００４８】
そこで、検出回路２０によって、ＰＴＣヒータ１５の初期温度を検出することで、放電灯１Ａの始動電圧を事前に適切に設定することができる。
【００４９】
例えば、ＰＴＣヒータ１５の初期温度が低温であると検出した場合には、制御回路２１で放電灯１Ａの始動電圧を上げる制御を行えば、高い始動電圧を必要とする低温環境下での放電灯１Ａの始動を安定に行えるようになる。
【００５０】
また、放電灯が無電極放電灯１Ａである場合には、誘導コイル１０に用いたフェライトコア９の磁気飽和等が回避できるようになる。
【００５１】
一方、検出回路２０によって、ＰＴＣヒータ１５の初期温度を検出することで、放電灯１Ａの始動電圧の印加時間を事前に適切に設定することができる。
【００５２】
例えば、ＰＴＣヒータ１５の初期温度が低温であると検出した場合には、制御回路２１で放電灯１Ａの始動電圧の印加時間を延長する制御を行えば、始動遅れが発生し易い低温環境下での放電灯１Ａの始動の不良を回避できるようになる。
【００５３】
（実施形態２）
前記無電極放電灯１Ａでは、数百ＫＨｚ程度の周波数を使用することから、このような周波数で充分なインピーダンスを得るには、誘導コイル１０にフェライトコア９等の鉄芯を用いる。この鉄芯は、放電灯１Ａの始動時の高電圧（つまり高電流）でも磁気飽和しないようなサイズ径を選択する必要があるが、大径の誘導コイル１０を収納できるようにキャビティ４を拡大すると、バルブ２の放電空間が小さくなり、バルブ２の効率が低下する。
【００５４】
図５はフェライトコア９の飽和磁束密度の温度特性の一例である。図５から明らかなように、一般的なフェライトコア９は高温で磁気飽和しやすく、そのために、放電灯１Ａの消灯直後の高温状態で再始動するような場合に、誘導コイル１０に高電圧を印加すると磁気飽和するという弊害がある。
【００５５】
そこで、ＰＴＣヒータ１５の初期温度が高温であると検出した場合には、制御回路２１で放電灯１Ａの始動電圧を下げる制御を行えば、低い始動電圧で足りる高温環境下での放電灯１Ａの始動が容易であるとともに、始動電圧が低いので、高周波ノイズが低減するようになる。また、フェライトコア９の小型化が図れるようになる。
【００５６】
第１、２実施形態では、ＰＴＣヒータ１５に先に給電し、ついで誘導コイル１０に給電しているから、放電開始遅れが存在することになるが、実際の遅れは、数秒間程度に抑えることが可能であり、実用上は問題とならない。
【００５７】
（実施形態３）
図７は放電管である直管蛍光灯１Ｂである。点灯回路１６の高周波電源回路１８の出力電圧がバルブ２の両端電極２ｂに印加されて、バルブ２内に放電を発生させる。このバルブ２にはアマルガム（具体的に図示せず。）１１が端部に配置されており、第１、第２実施形態と同様に、ＰＴＣヒータ１５でアマルガム１１を加熱するようになっている。
【００５８】
そして、低温環境下で放電灯１Ｂを始動し、ＰＴＣヒータ１５でアマルガム１１を加熱した際には、アマルガム１１が急速に加熱され、アマルガム１１の表面からは水銀が放出される。ところが、バルブ２の管壁は低温のままであるために、蒸発した水銀はすぐに管壁に凝縮してしまい、充分な水銀蒸気圧が得られない。なお、バルブ２の管壁は、バルブ２内に発生した放電や電極の発熱により暖められるようになる。
【００５９】
そこで、検出回路２０によって、ＰＴＣヒータ１５の初期温度を検出することで、放電灯１Ｂの始動から安定状態に至るまでの間の出力電圧を制御することで、出力電圧を事前に適切に設定することができる。
【００６０】
例えば、ＰＴＣヒータ１５の初期温度が低温であると検出した場合には、図８のように、制御回路２１で放電灯１Ｂの始動から安定状態に至るまでの間の出力電圧を上げる制御を行えば、バルブ２の管壁温度を迅速に上げることができるので、図９のように、良好な光束の立ち上がりが得られるようになる。
【００６１】
（実施形態４）
図１０はアマルガム１１の温度による光出力と色温度の変化の一例である。前記各実施形態では、アマルガム１１を加熱することで温度制御を行っている。例えば周囲温度が高い場合に加熱手段としてＰＴＣヒータ１５を用いている場合には、ＰＴＣヒータ１５が高インピーダンスとなって入力電流はほぼゼロになる。ところが、アマルガム１１の温度は、周囲温度の影響を受けて上がるので光出力が低下し、さらに色温度が所定の値を大きく越える状況が発生する。
【００６２】
そこで、検出回路２０によって、ＰＴＣヒータ１５の安定時の入力電流を検出することで、点灯時の放電灯１Ａ、１Ｂの周囲温度の検出が可能となるから、点灯回路１６の出力電圧を適切に設定することができる。
【００６３】
例えば、周囲温度が高温であると検出した場合には、放電灯１Ａ、１Ｂの出力電圧を下げる制御を行えば、アマルガム１１の温度の過度な上昇を避けることができるので、光色の大幅な変化を抑制できるようになる。
【００６４】
（実施形態５）
前記各実施形態では、放電灯１Ａ、１ＢにＰＴＣヒータ１５が付設されており、放電灯１Ａ、１Ｂを点灯回路１６に装着した際に、同時にＰＴＣヒータ１５も電気的に接続されるようになっているから、点灯回路１６からＰＴＣヒータ１５の負荷の電気特性を確認することで、放電灯１Ａ、１Ｂの脱着状態の判定が可能となる。
【００６５】
すなわち、無電極放電灯１Ａの場合、放電開始前は、点灯回路１６からは誘導コイル１０のみが負荷となっており、放電灯１Ａ、１Ｂの脱着状態の判定が難しい。このような無電極放電灯１Ａの点灯回路１６の場合には、点灯回路１６から短時間だけ出力を行い、放電に移行しない場合には点灯回路１６が自動的に停止するような保護動作が設定されているが、短時間とはいえ、露出した誘導コイル１０に高電圧が印加されるとともに、高電圧印加中の高周波ノイズ等の問題がある。
【００６６】
そこで、放電灯１Ａ、１Ｂが装着されていない時は、放電灯１Ａ、１Ｂに出力せず、放電灯１Ａ、１Ｂが装着されている時だけ放電灯１Ａ、１Ｂに出力することにより、高周波ノイズの発生が抑制されるとともに、露出した誘導コイル１０やランプ接続端子等の高電圧部分に高電圧がかからないので、安全性が向上するようになる。
【００６７】
（実施形態６）
図１１は、前記各実施形態の放電灯１Ａ，１Ｂの点灯装置を備えた照明器具の一例であり、反射板２３と前面パネル２４とを備えている。
【００６８】
このような照明器具では、アマルガム温度制御と、周囲温度に応じた点灯回路１６の出力制御により、より高性能、高信頼性、安全な照明器具となる。また、周囲温度の変化に対して光出力変化の小さい照明器具となる。
【００６９】
前記各実施形態において、放電灯は無電極放電灯１Ａや直管蛍光（放電）灯１Ｂに限ることはなく、アマルガムを有する放電灯であれば良い。また、ヒータはＰＴＣヒータ１５に限ることはなく、例えばニクロムヒータを用い、ニクロムヒータの抵抗値の変化（電圧／電流）を検出しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係る無電極放電灯の断面図である。
【図２】図１の点灯装置の構成図である。
【図３】ＰＴＣヒータの温度特性グラフである。
【図４】放電灯の始動特性グラフである。
【図５】フェライトコアの温度特性グラフである。
【図６】ＰＴＣヒータの入力電流の過渡変化グラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る蛍光灯の点灯装置の構成図である。
【図８】高周波電源回路の出力制御グラフである。
【図９】光束の立ち上がり特性グラフである。
【図１０】アマルガム温度による光出力と色温度の変化のグラフである。
【図１１】本発明の実施形態に係る照明器具の斜視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１Ａ  無電極放電灯（放電灯）
１Ｂ  直管蛍光灯（放電灯）
２    バルブ
９    フェライトコア
１０  誘導コイル
１１  アマルガム
１５  ＰＴＣヒータ（加熱手段）
１６  点灯回路
２０  検出回路（検出部）
２１  制御回路（制御部）
【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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