点灯装置
【課題】１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【解決手段】点灯装置１は、放電管２と放電管２の両端部及びその途中部に配置された４つの電極３ａ〜３ｄとからなる外部電極放電ランプ４と、交流電圧を発生するインバータ回路５と、インバータ回路５から４つの電極３ａ〜３ｄへの交流電圧の印加状態を切り替える切替回路６と、切替回路６を制御する制御回路７とを有している。切替回路６は、４つの電極３ａ〜３ｄとインバータ回路５の間に配置された６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と、６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６に近接配置された６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６と、６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６にそれぞれ電流を流すための６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６とを有している。
【解決手段】点灯装置１は、放電管２と放電管２の両端部及びその途中部に配置された４つの電極３ａ〜３ｄとからなる外部電極放電ランプ４と、交流電圧を発生するインバータ回路５と、インバータ回路５から４つの電極３ａ〜３ｄへの交流電圧の印加状態を切り替える切替回路６と、切替回路６を制御する制御回路７とを有している。切替回路６は、４つの電極３ａ〜３ｄとインバータ回路５の間に配置された６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と、６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６に近接配置された６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６と、６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６にそれぞれ電流を流すための６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電極放電ランプを点灯させる点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、両端部及び途中部に複数の電極が形成された放電管が並列に複数配置された外部電極放電ランプについて開示されている。この外部電極放電ランプの放電管の両端部及び中央部の電極は、接地側電極となっており、両端部の電極と中央部の電極に挟まれた電極は高圧側電極となっている。そして、高圧側電極と接地側電極の間にインバータ回路から発生する高周波高電圧を印加することで、全ての放電管を点灯させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６２５９３号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１に記載の外部電極放電ランプでは、全ての放電管を点灯させることはできたとしても、１つのインバータ回路を用いて、選択された放電管だけを点灯させたり、１つの放電管の一部領域だけを点灯させるなど、目的に応じたさまざまな領域を適宜点灯させることはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の点灯装置は、内部に放電ガスが封入され、外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された２以上の第１放電管、または、内部に放電ガスが封入され、外周面上に３以上の外部電極が配置された第２放電管のいずれかの放電管からなる外部電極放電ランプと、前記外部電極放電ランプの前記外部電極に接続され、交流電圧である前記外部電極放電ランプの駆動電圧を発生するインバータ回路と、前記外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間に前記インバータ回路から交流電圧を印加する切替回路と、を備えている。前記切替回路は、前記外部電極と前記インバータ回路の間に接続された複数のリードスイッチと、各リードスイッチの周囲に磁界を発生させ、各リードスイッチをＯＮ／ＯＦＦ駆動する複数の磁界発生手段と、を有している。
【０００７】
本発明の点灯装置によると、リードスイッチは静電容量が非常に小さく、ＯＦＦ時においてインバータ回路から交流電圧を印加されても十分大きなリアクタンスを維持することができる。そのため、リードスイッチをＯＦＦすることで、このリードスイッチが間に接続された外部電極とインバータ回路との接続を確実に遮断することができる。したがって、外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間にインバータ回路から交流電圧を印加することが可能になる。これにより、１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【０００８】
また、前記リードスイッチのＯＦＦ時の静電容量は、１ｐＦ以下であることが好ましい。これによると、一般的に外部電極放電ランプには、例えば２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波高電圧が印加されるが、リードスイッチの静電容量が１ｐＦ以下であると、リードスイッチのリアクタンスは１．５ＭΩ以上となり、ＯＦＦ時においてインバータ回路から高周波高電圧を印加されても、このリードスイッチが間に接続された外部電極とインバータ回路との接続を確実に遮断可能な十分大きなリアクタンスを維持することができる。
【０００９】
さらに、前記複数の磁界発生手段を駆動制御する制御手段をさらに備えていることが好ましい。これによると、複数の磁界発生手段を一元的に駆動制御することができる。
【００１０】
加えて、前記外部電極放電ランプは、両端部及び少なくとも１箇所の途中部における外周面上に前記３以上の外部電極が配置された前記第２放電管からなることが好ましい。これによると、１つのインバータ回路を用いて、１つの放電管の全域や部分領域などさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と途中部の外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加し、その後、一方端部の前記外部電極と他方端部の外部電極との間に高周波高電圧を印加することが好ましい。これによると、まず放電管の短い領域を点灯させてから全域を点灯させることができる。したがって、点灯開始時において、放電管の全域を一度に点灯させる場合に比べて、放電開始電圧を低くすることができ、インバータ回路の駆動能力としてもその最大出力電圧を低減してインバータ回路にかかる負荷を軽くすることができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加してもよい。これによると、選択された２つの外部電極間の放電管の領域を点灯させることができる。
【００１３】
また、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と、選択された前記外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加してもよい。これによると、放電管の一方端部から選択された外部電極までの間の放電管の領域を点灯させることができる。
【００１４】
このとき、前記３以上の外部電極のうち前記放電管の両端部の前記外部電極の幅が最も広く、残りの前記外部電極の幅は、前記放電管の一方端部の前記外部電極の幅に比べて、前記放電管の一方端部に近いほど狭くなっていることが好ましい。これによると、放電管の一方端部から点灯させる長さが変わったときの輝度の変化を抑制することができる。
【００１５】
また、前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に配置された２つの第１外部電極、及び、軸方向に沿って延在し、対向して配置された２つの第２外部電極を有する前記第２放電管からなり、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記インバータ回路から前記２つの第２外部電極間に高周波高電圧を印加した後、前記２つの第１外部電極間に高周波高電圧を印加してもよい。これによると、まず対向する距離の短い２つの第２外部電極の間に低い電圧を印加して、放電管の中央部近傍を点灯させた後、放電管の両端部の２つの第１外部電極の間に交流電圧を印加して、放電管の全域を点灯させる。したがって、点灯開始時において、放電管の全域を一度に点灯させる場合に比べて、放電開始電圧を低くすることができ、インバータ回路の駆動能力としてもその最大出力電圧を低減してインバータ回路にかかる負荷を軽くすることができる。
【００１６】
また、前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された前記２以上の第１放電管からなり、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された少なくとも１以上の前記第１放電管にそれぞれ配置された前記２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加してもよい。これによると、選択された第１放電管だけを点灯させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
リードスイッチは一般的に静電容量が非常に小さく、ＯＦＦ時においてインバータ回路から交流電圧を印加されても十分大きなリアクタンスを維持することができる。そのため、リードスイッチをＯＦＦすることで、このリードスイッチが間に接続された外部電極とインバータ回路との接続を確実に遮断することができる。したがって、全ての外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間にインバータ回路から交流電圧を印加することが可能になる。これにより、１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る点灯装置の概略平面図及び複数のリードスイッチの駆動状態に対する放電管の点灯状態を示す表である。
【図２】使用例３における点灯装置の概略平面図である。
【図３】放電管の点灯状態に関するタイムチャート図である。
【図４】使用例４における点灯装置の概略平面図である。
【図５】使用例５における点灯装置の概略平面図である。
【図６】第２実施形態における点灯装置の概略平面図である。
【図７】リードスイッチとロータリーの位置関係を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、点灯装置１は、外部電極放電ランプ４と、高周波高電圧の交流電圧を発生するインバータ回路５と、インバータ回路５から４つの電極３ａ〜３ｄへの交流電圧の印加状態を切り替える切替回路６と、切替回路６を制御する制御回路７とを有している。
【００２０】
外部電極放電ランプ４は、一方向に長尺な放電管２と、放電管２の両端部及びその途中部に配置された４つの電極３ａ〜３ｄとを有している。放電管２は、円筒状のガラス管であり、その両端が封止されることで内部が密閉空間となっている。密閉空間には、例えば、水銀（Ｈｇ）ガス及びアルゴン（Ａｒ）とネオン（Ｎｅ）からなる不活性ガスが充填され、内壁には蛍光体層が塗付されている。
【００２１】
４つの電極３ａ〜３ｄは、例えば、導電ペーストを固化させたものであり、放電管２の全周にわたって形成されている。４つの電極３ａ〜３ｄのうち２つの電極３ａ、３ｄは、放電管２の両端部の外周面に形成されている。残りの２つの電極３ｂ、３ｃは、放電管２の筒軸方向に関する２つの電極３ａ、３ｄの間において間隔をあけて形成されている。そして、放電管２は、これらの４つの電極３ａ〜３ｄの配置に応じて、筒軸方向に沿ったいずれか２つの電極３に挟まれた３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに区分されている。
【００２２】
インバータ回路５は、ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されることで、外部電極放電ランプ４の駆動電圧に適した高周波高電圧の交流電圧を発生する。なお、本実施形態においては、約７０ｋＨｚで約１５００Ｖ（実効値）の交流電圧を発生している。
【００２３】
切替回路６は、４つの電極３ａ〜３ｄとインバータ回路５の間に配置された６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と、６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６に近接配置された６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６と、６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６にそれぞれ電流を流すための６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６とを有している。
【００２４】
６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、２本の強磁性体からなる細板のリード片がスイッチ接点として、微小な隙間をあけて対向しながら、ガラス管の中に封入された磁気反応型スイッチである。この６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、接点部がガラス封止されているため、優れた耐塵粉性、防爆性、耐食性を有し、金属疲労などによる劣化も極めて少なく、超寿命の素子である。そして、ソレノイドコイルや永久磁石によりその周囲に磁界が発生し、リード片にＮ極とＳ極が誘導されたときに、磁気吸引力により２つのリード片は接触し、導通（ＯＮ）する。また、磁界が除かれると、２本のリード片は弾性により離れ、ＯＦＦする。リードスイッチＳＷの構成及び動作は上述のようであり、２本の強磁性体からなるリード片は細板である必要から、ＯＦＦ時の静電容量(対向接点容量)は３ｐＦを超えることはない。
【００２５】
なお、本実施形態において、磁気吸引力により２つのリード片は接触(ＯＮ)し、磁界が除かれると２本のリード片は弾性により離間（ＯＦＦ）する、いわゆるノーマルＯＦＦタイプのリードスイッチを使用したが、使用状況により、磁気吸引力により２つのリード片が離間(ＯＦＦ)し、磁界が除かれると２本のリード片は弾性により接触（ＯＮ）するノーマルＯＮタイプのものであってもよい。
【００２６】
本実施形態で使用した６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、ＯＦＦ時のリード対向接点容量Ｃ１が約１ｐＦ以下である。つまり、本実施形態において、インバータ回路５から印加される高周波高電圧と同様の７０ｋＨｚレベルの高周波が印加されたとしても、以下の式から２ＭΩ以上の大きなリアクタンスＸを有していることがわかる。このようなリードスイッチＳＷを用いることで、接続された２つの配線間の導通を確実に遮断することができる。
【００２７】
【数１】
【００２８】
リードスイッチＳＷ１は、インバータ回路５の一方の出力端子５ａと電極３ａの間に接続されている。リードスイッチＳＷ２は、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと電極３ｄの間に接続されている。リードスイッチＳＷ３は、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと電極３ｂの間に接続されている。リードスイッチＳＷ４は、インバータ回路５の一方の出力端子５ａと電極３ｃの間に接続されている。リードスイッチＳＷ５は、インバータ回路５の一方の出力端子５ａと電極３ｂの間に接続されている。リードスイッチＳＷ６は、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと電極３ｃの間に接続されている。
【００２９】
６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６は、６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のコレクタにそれぞれ接続されている。そして、制御回路７の図示しない発光素子から光が発光され、６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のうちいずれかのフォトトランジスタＴｒ、例えばフォトトランジスタＴｒ１が発光素子から発光された光を受光し（ＯＮする）、フォトトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されたソレノイドコイルＣ１に電流が流れることとなり、ソレノイドコイルＣ１は磁界を発生し、ソレノイドコイルＣ１に近接するリードスイッチＳＷ１はＯＮする。また、残りの５つのフォトトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ６は光を受光していない（ＯＦＦしている）ため、電流が流れることがなく、５つのソレノイドコイルＣ２〜Ｃ６は磁界を発生しておらず、５つのリードスイッチＳＷ２〜ＳＷ６はＯＦＦのままである。
【００３０】
制御回路７が、２つのフォトトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をＯＮし、残りの４つのフォトトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６をＯＦＦすると、コイルＣ１、Ｃ２にそれぞれ電流が流れ、磁界が発生するため、２つのリードスイッチＳＷ１、ＳＷ２がＯＮし、残りの４つのリードスイッチＳＷ３〜ＳＷ６はＯＦＦのままである。すると、インバータ回路５の一方の出力端子５ａはリードスイッチＳＷ１を介して電極３ａと導通し、他方の出力端子５ｂはリードスイッチＳＷ２を介して電極３ｄと導通する。そして、これら２つの電極３ａ、３ｄ間にインバータ回路５で発生した高周波高電圧が印加され、これら２つの電極３ａ、３ｄ間の放電管２内で放電が発生して放電ガスが発光し、２つの電極３ａ、３ｄの間の放電管２全域が点灯する。
【００３１】
また、制御回路７が、２つのフォトトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３をＯＮし、残りの４つのフォトトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６をＯＦＦすると、ソレノイドコイルＣ１、Ｃ３にそれぞれ電流が流れ、磁界が発生するため、２つのリードスイッチＳＷ１、ＳＷ３がＯＮし、残りの４つのリードスイッチＳＷ２、ＳＷ４〜ＳＷ６はＯＦＦのままである。すると、インバータ回路５の一方の出力端子５ａはリードスイッチＳＷ１を介して電極３ａと導通し、他方の出力端子５ｂはリードスイッチＳＷ３を介して電極３ｂと導通する。そして、これら２つの電極３ａ、３ｂ間にインバータ回路５で発生した高周波高電圧が印加され、これら２つの電極３ａ、３ｂ間の放電管２内で放電が発生して放電ガスが発光し、２つの電極３ａ、３ｂ間の放電管２の領域Ａが点灯する。
【００３２】
なお、図１の表に示すように、制御回路７により６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を一元的に駆動制御して、６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のうちいずれか２つのリードスイッチＳＷをＯＮすることで、これら２つのリードスイッチＳＷによりインバータ回路５の２つの出力端子５ａ、５ｂと導通した２つの電極３間の放電管２の領域が点灯し、放電管２の３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを点灯させたり、全領域を点灯させたり、隣接する２つの領域にまたがって点灯させたりすることができる。
【００３３】
このように、高周波高電圧が印加されてもＯＦＦ時に大きなインピーダンスを有し、導通することのない静電容量の非常に小さなリードスイッチを用いることで、４つの電極３ａ〜３ｄのうち選択された２つの電極３間だけにインバータ回路５から高周波高電圧を印加することが可能になり、この２つの電極３間における放電管２の一部領域だけを点灯させることができるなど、１つのインバータ回路５を用いて、放電管２のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。なお、本実施形態における６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６及び６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が本発明における磁界発生手段に相当する。
【００３４】
そして、このような放電管２のさまざまな領域を適宜点灯させることが可能な点灯装置１は以下のようなさまざまな使用例が考えられる。
【００３５】
（使用例１）放電管２の３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃの外周面にそれぞれ異なる色を塗布する、または異なる色の透過フィルムで覆い、例えば、領域Ａを赤、領域Ｂを緑、領域Ｃを青にする。これにより、領域Ａを赤色点灯させたり、領域Ｂを緑色点灯させたり、適宜選択された色の放電管２の領域を点灯させることができる。これは、一例として、イルミネーションとして使用することができる。
【００３６】
（使用例２）まず、放電管２の領域Ａを点灯させた後、領域Ａを消灯するとともに領域Ｂを点灯させ、次に領域Ｂを消灯するとともに領域Ｃを点灯させるという動作を繰り返すことで、領域Ａから領域Ｃに向かう方向への行き先を表示するアプローチ灯や光指示器として使用することができる。
【００３７】
（使用例３）放電管２の領域Ａだけを点灯させたり、２つの領域Ａ、Ｂを点灯させたり、全領域（３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ）を点灯させたりするなど、放電管２の一方端部からの点灯長さを変えることができる。
【００３８】
このとき、放電管２の一方端部の電極３は、常にインバータ回路５の一方の出力端子５ａに接続させたままで、他方の出力端子５ｂに接続される電極３を可変させるだけなので、図２に示すような切替回路６を簡素化した構成が考えられる。図２に示すように、外部電極放電ランプ４の構成は同じで、インバータ回路５の一方の出力端子５ａは、放電管２の一方端部の電極３ａに直接接続し、他方の出力端子５ｂは、３つのリードスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を介して３つの電極３ｂ〜３ｄに接続する。そして、リードスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ駆動としては、制御回路７によりフォトトランジスタＴｒからコイルＣに電流を流して磁界を発生させる構成の他に、各リードスイッチＳＷの近傍に、永久磁石Ｍｇが配置されていてもよい。
【００３９】
そして、永久磁石Ｍｇが制御回路７により制御される図示しないシリンダなどにより、リードスイッチＳＷに接近することで、リードスイッチＳＷはＯＮし、永久磁石Ｍｇが離反することで、リードスイッチＳＷがＯＦＦする。このとき、例えば、図３に示すように、周期ＴごとにリードスイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦ駆動して、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと導通する電極３を切り替えることで、放電管２の領域Ｄだけを点灯させた後、２つの領域Ｅを点灯させ、全領域Ｆを点灯させて、全領域を消灯するという動作を周期Ｔごとに繰り返すことも可能である。これにより、リードスイッチＳＷの数を少なくして、切替回路６の構成を簡素化し、コストを低減するとともに、制御を簡単にすることができる。
【００４０】
ここで、上述したように、外部電極放電ランプ４を等価回路として見ると、外部電極放電ランプ４のインピーダンスＺは、放電管２内の放電時の抵抗をＲ、電極３部分の電気容量をＣ２としたときに、数式２となる。
【００４１】
【数２】
【００４２】
すると、抵抗Ｒは、放電している放電管２の領域の長さが短くなるほど小さくなり、電気容量Ｃ２は、電極３の幅が短くなるほど小さくなる。また、放電管２の点灯時の輝度は、このインピーダンスＺの放電管２に流れる電流が大きくなるほど明るくなる。つまり、仮に、放電管２の４つの電極３ａ〜３ｄの幅が全て同じであると、放電管２の全域を点灯させたときのインピーダンスＺは、放電管２の一部領域を点灯させたときのインピーダンスＺよりも大きくなるため、放電管２の点灯している領域が短いほど輝度が明るくなってしまう。
【００４３】
そこで、放電管２の両端部の２つの電極３ａ、３ｄは同じ幅とし、残りの２つの電極３ｂ、３ｃは電極３ａに近いほど幅を狭くする。これにより、放電管２の点灯させる長さが短くなって、抵抗Ｒが小さくなっても、電極３の幅が狭くなり、電気容量Ｃ２が小さくなるため、インピーダンスＺは変わらない。したがって、放電管２の流れる電流は一定となり、放電管２の長さによらず輝度を一定にすることができる。
【００４４】
（使用例４）放電管の筒軸方向の途中部に配置された電極を補助電極として、全領域の点灯開始時に使用する。なお、ここでは簡単のため、図４に示すように、放電管２の両端部に２つの電極２３ａ、２３ｂが配置されており、放電管の筒軸方向の途中部に電極２３ｃが配置されているものを例に挙げて説明する。
【００４５】
仮に、電極２３ｃが配置されておらず、放電管２の両端部の２つの電極２３ａ、２３ｂ間に高周波高電圧を印加して放電管２を点灯させようとすると、点灯開始時には通常点灯時に比べて高い電圧を印加する必要があり、インバータ回路５に大きな負荷がかかってしまう。そこで、まず、放電管２の一方端部の電極２３ａと途中部の電極２３ｃとの間に高周波電圧を印加して放電管２の途中までの領域Ｇだけ点灯させた後、放電管２の両端部の２つの電極２３ａ、２３ｂ間に高周波電圧を印加することで、放電管２の全領域Ｈを点灯させる。これにより、点灯開始時において、放電管２の全域を一度に点灯させる場合に比べて、放電開始電圧を低くすることができ、インバータ回路５の駆動能力としてもその最大出力電圧を低減してインバータ回路にかかる負荷を軽くすることができる。
【００４６】
なお、放電管がさらに長い場合、放電管の筒方向の途中に２以上の補助電極すなわち複数の途中部の外部電極２３ｃを設け、前記放電管の一方端部の前記外部電極２３ａと、この外部電極２３ａに近い外部電極２３ｃから順にインバータ回路５から高周波高電圧を印加するようにしてもよい。
【００４７】
また、上述した使用例４では、放電管の筒軸方向の途中部に配置された電極を補助電極として、全領域の点灯開始時に使用して、点灯開始時において、インバータ回路５から印加する電圧を低くしていたが、以下の使用例５のような構成により同じ効果を得ることができる。
【００４８】
（使用例５）図５に示すように、放電管４４は、両端部の外周面に形成された２つの電極４３ａ、４３ｂが配置されており、中央部近傍の外周面に筒軸方向に沿って延在し、対向する２つの電極４３ｃ、４３ｄが配置されている。そして、まず、リードスイッチを切り替えて、放電管４４の２つの電極４３ｃ、４３ｄの間に高周波高電圧を印加する。すると、２つの電極４３ｃ、４３ｄの間の距離は非常に狭いため、低い電圧を印加するだけで、放電管４４の中央部近傍を点灯させることができる。そして、放電管４４の両端部の２つの電極４３ａ、４３ｂの間に高周波電圧を印加することで、放電管４４の全領域を点灯させる。これにより、点灯開始時において、放電管４４の全域を一度に点灯させる場合に比べて、インバータ回路５から印加する電圧を低くすることができるとともに、インバータ回路５にかかる負荷を低減することができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。第１実施形態においては、１つの放電管２に３以上の電極３が配置されており、リードスイッチＳＷによりインバータ回路５から高周波高電圧が印加される２つの電極３を切り替えて、１つの放電管２の点灯箇所を切り替えていたが、本実施形態においては、リードスイッチを用いて、複数の放電管の点灯状態を切り替えるものである。
【００５０】
図６に示すように、点灯装置５０は、両端部に２つの電極５３ａ、５３ｂがそれぞれ配置され、並設された５つの放電管５４ａ〜５４ｅと、複数の電極５３とインバータ回路５との接続状態をそれぞれ切り替える複数のリードスイッチＳＷ５１〜ＳＷ６０とを有している。なお、リードスイッチＳＷは、第１実施形態で記載したような構成でＯＮ／ＯＦＦ駆動する。また、インバータ回路５は、本実施形態において、最大９０ｍＡの電流を流すことが可能であり、１つの放電管５４に流れる電流は１４ｍＡであるため、最大５つの放電管５４を並列接続することが可能である。
【００５１】
そして、２つのリードスイッチＳＷ５１、５２をＯＮして、残りのリードスイッチＳＷ５３〜ＳＷ６０をＯＦＦすると、放電管５４ａだけを点灯させることができる。また、４つのリードスイッチＳＷ５１〜ＳＷ５４をＯＮして、残りのリードスイッチＳＷ５５〜ＳＷ６０をＯＦＦすると、２つの放電管５４ａ、５４ｂを点灯させることができる。
【００５２】
このように、リードスイッチＳＷを駆動して、点灯させたい放電管５４の両端部の電極５３をインバータ回路５と導通させ、他の放電管５４の両端部の電極５３については、インバータ回路５との接続状態を遮断することで、１つのインバータ回路５を用いて、点灯させたい放電管５４だけを点灯させることができる。また、点灯させる放電管５４の数が可変しても、各放電管５４に印加される電圧は同じであるので、流れる電流は各放電管５４において同じであり、点灯している全ての放電管５４について輝度を同じにすることができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、５つの放電管５４ａ〜５４ｅの一方端部の電極５３ａとインバータ回路５との間にリードスイッチＳＷを設けていたが、このリードスイッチＳＷは設けなくてもよい。つまり、インバータ回路５の一方は直接電極５３ａに接続されていてもよい。ただし、この場合、インバータ回路５が両側の端子に対して逆位相の高電圧を印加しているのであれば、５つの放電管５４ａ〜５４ｅの他方端部の電極５３ｂに接続されたリードスイッチＳＷを駆動して、電圧の印加状態を切り替えたときに、電極５３ａには電圧が若干残ったままとなり、消灯したはずの放電管５４の電極５３ａ近傍はぼんやり点灯した状態が続く。そこで、インバータ回路５の一方が直接電極５３ａに接続されている場合には、この接続している配線をＧＮＤに接続する必要がある。これにより、リードスイッチＳＷをＯＦＦにして消灯しようとしたタイミングで対応する放電管５４を消灯させることができる。
【００５４】
以上の実施形態において、約７０ｋＨｚの交流電圧を印加する場合で、ＯＦＦ時の静電容量が約１ｐＦ以下のリードスイッチＳＷを接続し、２ＭΩ以上の遮断能力を得るものについて説明したが、一般に、外部電極放電ランプ４に印加される交流電圧は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で適宜選択される。リードスイッチＳＷの静電容量が３ｐＦ以下の場合、周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲でリアクタンスＸとして最低でも０．５ＭΩ以上が確保可能であり、十分実用に供し得る。もちろん、交流電圧の周波数が低ければ、同じＯＦＦ時の静電容量のリードスイッチＳＷで、より高リアクタンスＸが達成できるのは言うまでもない。また特に、ＯＦＦ時の静電容量が１ｐＦ以下では最大周波数１００ｋＨｚにおいてもリアクタンスＸは約１．５ＭｋΩ以上に高くなり好ましい。なお、さらにリードスイッチＳＷの遮断能力が要求される場合は、リードスイッチＳＷを複数並列接続して合成リアクタンスＸを高めるようにしてもよい。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、本実施形態においては、ソレノイドコイルＣに電流を流すか否かで磁界を発生させて、リードスイッチＳＷを駆動したり、リードスイッチＳＷの近接する永久磁石Ｍｇを接近または離反させてリードスイッチＳＷを駆動したりしていたが、図７に示すように、環状のロータリー６０の一部領域（図７のハッチング領域）が着磁しており、その上面において周方向に沿って所定間隔でリードスイッチＳＷが配置されていてもよい。ロータリー６０が回転して、着磁した領域とリードスイッチＳＷが対向すると、リードスイッチＳＷの周りに磁界が発生することになり、リードスイッチＳＷはＯＮする。このロータリー６０の着磁した位置を適宜調整することで、複数のリードスイッチＳＷのうち選択された２つのリードスイッチＳＷのみを着磁した領域と対向させ、ＯＮすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 点灯装置
２ 放電管
３ａ〜３ｄ 電極
４ 外部電極放電ランプ
５ インバータ回路
６ 切替回路
７ 制御回路
Ｃ１〜Ｃ６ ソレノイドコイル
ＳＷ１〜ＳＷ６ リードスイッチ
Ｔｒ１〜Ｔｒ６ フォトトランジスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電極放電ランプを点灯させる点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、両端部及び途中部に複数の電極が形成された放電管が並列に複数配置された外部電極放電ランプについて開示されている。この外部電極放電ランプの放電管の両端部及び中央部の電極は、接地側電極となっており、両端部の電極と中央部の電極に挟まれた電極は高圧側電極となっている。そして、高圧側電極と接地側電極の間にインバータ回路から発生する高周波高電圧を印加することで、全ての放電管を点灯させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６２５９３号公報（図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような特許文献１に記載の外部電極放電ランプでは、全ての放電管を点灯させることはできたとしても、１つのインバータ回路を用いて、選択された放電管だけを点灯させたり、１つの放電管の一部領域だけを点灯させるなど、目的に応じたさまざまな領域を適宜点灯させることはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の点灯装置は、内部に放電ガスが封入され、外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された２以上の第１放電管、または、内部に放電ガスが封入され、外周面上に３以上の外部電極が配置された第２放電管のいずれかの放電管からなる外部電極放電ランプと、前記外部電極放電ランプの前記外部電極に接続され、交流電圧である前記外部電極放電ランプの駆動電圧を発生するインバータ回路と、前記外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間に前記インバータ回路から交流電圧を印加する切替回路と、を備えている。前記切替回路は、前記外部電極と前記インバータ回路の間に接続された複数のリードスイッチと、各リードスイッチの周囲に磁界を発生させ、各リードスイッチをＯＮ／ＯＦＦ駆動する複数の磁界発生手段と、を有している。
【０００７】
本発明の点灯装置によると、リードスイッチは静電容量が非常に小さく、ＯＦＦ時においてインバータ回路から交流電圧を印加されても十分大きなリアクタンスを維持することができる。そのため、リードスイッチをＯＦＦすることで、このリードスイッチが間に接続された外部電極とインバータ回路との接続を確実に遮断することができる。したがって、外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間にインバータ回路から交流電圧を印加することが可能になる。これにより、１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【０００８】
また、前記リードスイッチのＯＦＦ時の静電容量は、１ｐＦ以下であることが好ましい。これによると、一般的に外部電極放電ランプには、例えば２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度の高周波高電圧が印加されるが、リードスイッチの静電容量が１ｐＦ以下であると、リードスイッチのリアクタンスは１．５ＭΩ以上となり、ＯＦＦ時においてインバータ回路から高周波高電圧を印加されても、このリードスイッチが間に接続された外部電極とインバータ回路との接続を確実に遮断可能な十分大きなリアクタンスを維持することができる。
【０００９】
さらに、前記複数の磁界発生手段を駆動制御する制御手段をさらに備えていることが好ましい。これによると、複数の磁界発生手段を一元的に駆動制御することができる。
【００１０】
加えて、前記外部電極放電ランプは、両端部及び少なくとも１箇所の途中部における外周面上に前記３以上の外部電極が配置された前記第２放電管からなることが好ましい。これによると、１つのインバータ回路を用いて、１つの放電管の全域や部分領域などさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【００１１】
また、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と途中部の外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加し、その後、一方端部の前記外部電極と他方端部の外部電極との間に高周波高電圧を印加することが好ましい。これによると、まず放電管の短い領域を点灯させてから全域を点灯させることができる。したがって、点灯開始時において、放電管の全域を一度に点灯させる場合に比べて、放電開始電圧を低くすることができ、インバータ回路の駆動能力としてもその最大出力電圧を低減してインバータ回路にかかる負荷を軽くすることができる。
【００１２】
また、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加してもよい。これによると、選択された２つの外部電極間の放電管の領域を点灯させることができる。
【００１３】
また、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と、選択された前記外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加してもよい。これによると、放電管の一方端部から選択された外部電極までの間の放電管の領域を点灯させることができる。
【００１４】
このとき、前記３以上の外部電極のうち前記放電管の両端部の前記外部電極の幅が最も広く、残りの前記外部電極の幅は、前記放電管の一方端部の前記外部電極の幅に比べて、前記放電管の一方端部に近いほど狭くなっていることが好ましい。これによると、放電管の一方端部から点灯させる長さが変わったときの輝度の変化を抑制することができる。
【００１５】
また、前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に配置された２つの第１外部電極、及び、軸方向に沿って延在し、対向して配置された２つの第２外部電極を有する前記第２放電管からなり、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記インバータ回路から前記２つの第２外部電極間に高周波高電圧を印加した後、前記２つの第１外部電極間に高周波高電圧を印加してもよい。これによると、まず対向する距離の短い２つの第２外部電極の間に低い電圧を印加して、放電管の中央部近傍を点灯させた後、放電管の両端部の２つの第１外部電極の間に交流電圧を印加して、放電管の全域を点灯させる。したがって、点灯開始時において、放電管の全域を一度に点灯させる場合に比べて、放電開始電圧を低くすることができ、インバータ回路の駆動能力としてもその最大出力電圧を低減してインバータ回路にかかる負荷を軽くすることができる。
【００１６】
また、前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された前記２以上の第１放電管からなり、前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された少なくとも１以上の前記第１放電管にそれぞれ配置された前記２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加してもよい。これによると、選択された第１放電管だけを点灯させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
リードスイッチは一般的に静電容量が非常に小さく、ＯＦＦ時においてインバータ回路から交流電圧を印加されても十分大きなリアクタンスを維持することができる。そのため、リードスイッチをＯＦＦすることで、このリードスイッチが間に接続された外部電極とインバータ回路との接続を確実に遮断することができる。したがって、全ての外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間にインバータ回路から交流電圧を印加することが可能になる。これにより、１つのインバータ回路を用いて、複数の放電管のうち選択された放電管、または、１つの放電管のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態に係る点灯装置の概略平面図及び複数のリードスイッチの駆動状態に対する放電管の点灯状態を示す表である。
【図２】使用例３における点灯装置の概略平面図である。
【図３】放電管の点灯状態に関するタイムチャート図である。
【図４】使用例４における点灯装置の概略平面図である。
【図５】使用例５における点灯装置の概略平面図である。
【図６】第２実施形態における点灯装置の概略平面図である。
【図７】リードスイッチとロータリーの位置関係を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１に示すように、点灯装置１は、外部電極放電ランプ４と、高周波高電圧の交流電圧を発生するインバータ回路５と、インバータ回路５から４つの電極３ａ〜３ｄへの交流電圧の印加状態を切り替える切替回路６と、切替回路６を制御する制御回路７とを有している。
【００２０】
外部電極放電ランプ４は、一方向に長尺な放電管２と、放電管２の両端部及びその途中部に配置された４つの電極３ａ〜３ｄとを有している。放電管２は、円筒状のガラス管であり、その両端が封止されることで内部が密閉空間となっている。密閉空間には、例えば、水銀（Ｈｇ）ガス及びアルゴン（Ａｒ）とネオン（Ｎｅ）からなる不活性ガスが充填され、内壁には蛍光体層が塗付されている。
【００２１】
４つの電極３ａ〜３ｄは、例えば、導電ペーストを固化させたものであり、放電管２の全周にわたって形成されている。４つの電極３ａ〜３ｄのうち２つの電極３ａ、３ｄは、放電管２の両端部の外周面に形成されている。残りの２つの電極３ｂ、３ｃは、放電管２の筒軸方向に関する２つの電極３ａ、３ｄの間において間隔をあけて形成されている。そして、放電管２は、これらの４つの電極３ａ〜３ｄの配置に応じて、筒軸方向に沿ったいずれか２つの電極３に挟まれた３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃに区分されている。
【００２２】
インバータ回路５は、ＡＣ１００Ｖの商用電源が供給されることで、外部電極放電ランプ４の駆動電圧に適した高周波高電圧の交流電圧を発生する。なお、本実施形態においては、約７０ｋＨｚで約１５００Ｖ（実効値）の交流電圧を発生している。
【００２３】
切替回路６は、４つの電極３ａ〜３ｄとインバータ回路５の間に配置された６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６と、６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６に近接配置された６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６と、６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６にそれぞれ電流を流すための６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６とを有している。
【００２４】
６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、２本の強磁性体からなる細板のリード片がスイッチ接点として、微小な隙間をあけて対向しながら、ガラス管の中に封入された磁気反応型スイッチである。この６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、接点部がガラス封止されているため、優れた耐塵粉性、防爆性、耐食性を有し、金属疲労などによる劣化も極めて少なく、超寿命の素子である。そして、ソレノイドコイルや永久磁石によりその周囲に磁界が発生し、リード片にＮ極とＳ極が誘導されたときに、磁気吸引力により２つのリード片は接触し、導通（ＯＮ）する。また、磁界が除かれると、２本のリード片は弾性により離れ、ＯＦＦする。リードスイッチＳＷの構成及び動作は上述のようであり、２本の強磁性体からなるリード片は細板である必要から、ＯＦＦ時の静電容量(対向接点容量)は３ｐＦを超えることはない。
【００２５】
なお、本実施形態において、磁気吸引力により２つのリード片は接触(ＯＮ)し、磁界が除かれると２本のリード片は弾性により離間（ＯＦＦ）する、いわゆるノーマルＯＦＦタイプのリードスイッチを使用したが、使用状況により、磁気吸引力により２つのリード片が離間(ＯＦＦ)し、磁界が除かれると２本のリード片は弾性により接触（ＯＮ）するノーマルＯＮタイプのものであってもよい。
【００２６】
本実施形態で使用した６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６は、ＯＦＦ時のリード対向接点容量Ｃ１が約１ｐＦ以下である。つまり、本実施形態において、インバータ回路５から印加される高周波高電圧と同様の７０ｋＨｚレベルの高周波が印加されたとしても、以下の式から２ＭΩ以上の大きなリアクタンスＸを有していることがわかる。このようなリードスイッチＳＷを用いることで、接続された２つの配線間の導通を確実に遮断することができる。
【００２７】
【数１】
【００２８】
リードスイッチＳＷ１は、インバータ回路５の一方の出力端子５ａと電極３ａの間に接続されている。リードスイッチＳＷ２は、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと電極３ｄの間に接続されている。リードスイッチＳＷ３は、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと電極３ｂの間に接続されている。リードスイッチＳＷ４は、インバータ回路５の一方の出力端子５ａと電極３ｃの間に接続されている。リードスイッチＳＷ５は、インバータ回路５の一方の出力端子５ａと電極３ｂの間に接続されている。リードスイッチＳＷ６は、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと電極３ｃの間に接続されている。
【００２９】
６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６は、６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のコレクタにそれぞれ接続されている。そして、制御回路７の図示しない発光素子から光が発光され、６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のうちいずれかのフォトトランジスタＴｒ、例えばフォトトランジスタＴｒ１が発光素子から発光された光を受光し（ＯＮする）、フォトトランジスタＴｒ１のコレクタに接続されたソレノイドコイルＣ１に電流が流れることとなり、ソレノイドコイルＣ１は磁界を発生し、ソレノイドコイルＣ１に近接するリードスイッチＳＷ１はＯＮする。また、残りの５つのフォトトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ６は光を受光していない（ＯＦＦしている）ため、電流が流れることがなく、５つのソレノイドコイルＣ２〜Ｃ６は磁界を発生しておらず、５つのリードスイッチＳＷ２〜ＳＷ６はＯＦＦのままである。
【００３０】
制御回路７が、２つのフォトトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２をＯＮし、残りの４つのフォトトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ６をＯＦＦすると、コイルＣ１、Ｃ２にそれぞれ電流が流れ、磁界が発生するため、２つのリードスイッチＳＷ１、ＳＷ２がＯＮし、残りの４つのリードスイッチＳＷ３〜ＳＷ６はＯＦＦのままである。すると、インバータ回路５の一方の出力端子５ａはリードスイッチＳＷ１を介して電極３ａと導通し、他方の出力端子５ｂはリードスイッチＳＷ２を介して電極３ｄと導通する。そして、これら２つの電極３ａ、３ｄ間にインバータ回路５で発生した高周波高電圧が印加され、これら２つの電極３ａ、３ｄ間の放電管２内で放電が発生して放電ガスが発光し、２つの電極３ａ、３ｄの間の放電管２全域が点灯する。
【００３１】
また、制御回路７が、２つのフォトトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３をＯＮし、残りの４つのフォトトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ６をＯＦＦすると、ソレノイドコイルＣ１、Ｃ３にそれぞれ電流が流れ、磁界が発生するため、２つのリードスイッチＳＷ１、ＳＷ３がＯＮし、残りの４つのリードスイッチＳＷ２、ＳＷ４〜ＳＷ６はＯＦＦのままである。すると、インバータ回路５の一方の出力端子５ａはリードスイッチＳＷ１を介して電極３ａと導通し、他方の出力端子５ｂはリードスイッチＳＷ３を介して電極３ｂと導通する。そして、これら２つの電極３ａ、３ｂ間にインバータ回路５で発生した高周波高電圧が印加され、これら２つの電極３ａ、３ｂ間の放電管２内で放電が発生して放電ガスが発光し、２つの電極３ａ、３ｂ間の放電管２の領域Ａが点灯する。
【００３２】
なお、図１の表に示すように、制御回路７により６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を一元的に駆動制御して、６つのリードスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のうちいずれか２つのリードスイッチＳＷをＯＮすることで、これら２つのリードスイッチＳＷによりインバータ回路５の２つの出力端子５ａ、５ｂと導通した２つの電極３間の放電管２の領域が点灯し、放電管２の３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかを点灯させたり、全領域を点灯させたり、隣接する２つの領域にまたがって点灯させたりすることができる。
【００３３】
このように、高周波高電圧が印加されてもＯＦＦ時に大きなインピーダンスを有し、導通することのない静電容量の非常に小さなリードスイッチを用いることで、４つの電極３ａ〜３ｄのうち選択された２つの電極３間だけにインバータ回路５から高周波高電圧を印加することが可能になり、この２つの電極３間における放電管２の一部領域だけを点灯させることができるなど、１つのインバータ回路５を用いて、放電管２のさまざまな領域を適宜点灯させることができる。なお、本実施形態における６つのソレノイドコイルＣ１〜Ｃ６及び６つのフォトトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が本発明における磁界発生手段に相当する。
【００３４】
そして、このような放電管２のさまざまな領域を適宜点灯させることが可能な点灯装置１は以下のようなさまざまな使用例が考えられる。
【００３５】
（使用例１）放電管２の３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃの外周面にそれぞれ異なる色を塗布する、または異なる色の透過フィルムで覆い、例えば、領域Ａを赤、領域Ｂを緑、領域Ｃを青にする。これにより、領域Ａを赤色点灯させたり、領域Ｂを緑色点灯させたり、適宜選択された色の放電管２の領域を点灯させることができる。これは、一例として、イルミネーションとして使用することができる。
【００３６】
（使用例２）まず、放電管２の領域Ａを点灯させた後、領域Ａを消灯するとともに領域Ｂを点灯させ、次に領域Ｂを消灯するとともに領域Ｃを点灯させるという動作を繰り返すことで、領域Ａから領域Ｃに向かう方向への行き先を表示するアプローチ灯や光指示器として使用することができる。
【００３７】
（使用例３）放電管２の領域Ａだけを点灯させたり、２つの領域Ａ、Ｂを点灯させたり、全領域（３つの領域Ａ、Ｂ、Ｃ）を点灯させたりするなど、放電管２の一方端部からの点灯長さを変えることができる。
【００３８】
このとき、放電管２の一方端部の電極３は、常にインバータ回路５の一方の出力端子５ａに接続させたままで、他方の出力端子５ｂに接続される電極３を可変させるだけなので、図２に示すような切替回路６を簡素化した構成が考えられる。図２に示すように、外部電極放電ランプ４の構成は同じで、インバータ回路５の一方の出力端子５ａは、放電管２の一方端部の電極３ａに直接接続し、他方の出力端子５ｂは、３つのリードスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を介して３つの電極３ｂ〜３ｄに接続する。そして、リードスイッチＳＷのＯＮ／ＯＦＦ駆動としては、制御回路７によりフォトトランジスタＴｒからコイルＣに電流を流して磁界を発生させる構成の他に、各リードスイッチＳＷの近傍に、永久磁石Ｍｇが配置されていてもよい。
【００３９】
そして、永久磁石Ｍｇが制御回路７により制御される図示しないシリンダなどにより、リードスイッチＳＷに接近することで、リードスイッチＳＷはＯＮし、永久磁石Ｍｇが離反することで、リードスイッチＳＷがＯＦＦする。このとき、例えば、図３に示すように、周期ＴごとにリードスイッチＳＷをＯＮ／ＯＦＦ駆動して、インバータ回路５の他方の出力端子５ｂと導通する電極３を切り替えることで、放電管２の領域Ｄだけを点灯させた後、２つの領域Ｅを点灯させ、全領域Ｆを点灯させて、全領域を消灯するという動作を周期Ｔごとに繰り返すことも可能である。これにより、リードスイッチＳＷの数を少なくして、切替回路６の構成を簡素化し、コストを低減するとともに、制御を簡単にすることができる。
【００４０】
ここで、上述したように、外部電極放電ランプ４を等価回路として見ると、外部電極放電ランプ４のインピーダンスＺは、放電管２内の放電時の抵抗をＲ、電極３部分の電気容量をＣ２としたときに、数式２となる。
【００４１】
【数２】
【００４２】
すると、抵抗Ｒは、放電している放電管２の領域の長さが短くなるほど小さくなり、電気容量Ｃ２は、電極３の幅が短くなるほど小さくなる。また、放電管２の点灯時の輝度は、このインピーダンスＺの放電管２に流れる電流が大きくなるほど明るくなる。つまり、仮に、放電管２の４つの電極３ａ〜３ｄの幅が全て同じであると、放電管２の全域を点灯させたときのインピーダンスＺは、放電管２の一部領域を点灯させたときのインピーダンスＺよりも大きくなるため、放電管２の点灯している領域が短いほど輝度が明るくなってしまう。
【００４３】
そこで、放電管２の両端部の２つの電極３ａ、３ｄは同じ幅とし、残りの２つの電極３ｂ、３ｃは電極３ａに近いほど幅を狭くする。これにより、放電管２の点灯させる長さが短くなって、抵抗Ｒが小さくなっても、電極３の幅が狭くなり、電気容量Ｃ２が小さくなるため、インピーダンスＺは変わらない。したがって、放電管２の流れる電流は一定となり、放電管２の長さによらず輝度を一定にすることができる。
【００４４】
（使用例４）放電管の筒軸方向の途中部に配置された電極を補助電極として、全領域の点灯開始時に使用する。なお、ここでは簡単のため、図４に示すように、放電管２の両端部に２つの電極２３ａ、２３ｂが配置されており、放電管の筒軸方向の途中部に電極２３ｃが配置されているものを例に挙げて説明する。
【００４５】
仮に、電極２３ｃが配置されておらず、放電管２の両端部の２つの電極２３ａ、２３ｂ間に高周波高電圧を印加して放電管２を点灯させようとすると、点灯開始時には通常点灯時に比べて高い電圧を印加する必要があり、インバータ回路５に大きな負荷がかかってしまう。そこで、まず、放電管２の一方端部の電極２３ａと途中部の電極２３ｃとの間に高周波電圧を印加して放電管２の途中までの領域Ｇだけ点灯させた後、放電管２の両端部の２つの電極２３ａ、２３ｂ間に高周波電圧を印加することで、放電管２の全領域Ｈを点灯させる。これにより、点灯開始時において、放電管２の全域を一度に点灯させる場合に比べて、放電開始電圧を低くすることができ、インバータ回路５の駆動能力としてもその最大出力電圧を低減してインバータ回路にかかる負荷を軽くすることができる。
【００４６】
なお、放電管がさらに長い場合、放電管の筒方向の途中に２以上の補助電極すなわち複数の途中部の外部電極２３ｃを設け、前記放電管の一方端部の前記外部電極２３ａと、この外部電極２３ａに近い外部電極２３ｃから順にインバータ回路５から高周波高電圧を印加するようにしてもよい。
【００４７】
また、上述した使用例４では、放電管の筒軸方向の途中部に配置された電極を補助電極として、全領域の点灯開始時に使用して、点灯開始時において、インバータ回路５から印加する電圧を低くしていたが、以下の使用例５のような構成により同じ効果を得ることができる。
【００４８】
（使用例５）図５に示すように、放電管４４は、両端部の外周面に形成された２つの電極４３ａ、４３ｂが配置されており、中央部近傍の外周面に筒軸方向に沿って延在し、対向する２つの電極４３ｃ、４３ｄが配置されている。そして、まず、リードスイッチを切り替えて、放電管４４の２つの電極４３ｃ、４３ｄの間に高周波高電圧を印加する。すると、２つの電極４３ｃ、４３ｄの間の距離は非常に狭いため、低い電圧を印加するだけで、放電管４４の中央部近傍を点灯させることができる。そして、放電管４４の両端部の２つの電極４３ａ、４３ｂの間に高周波電圧を印加することで、放電管４４の全領域を点灯させる。これにより、点灯開始時において、放電管４４の全域を一度に点灯させる場合に比べて、インバータ回路５から印加する電圧を低くすることができるとともに、インバータ回路５にかかる負荷を低減することができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について図６を参照して説明する。第１実施形態においては、１つの放電管２に３以上の電極３が配置されており、リードスイッチＳＷによりインバータ回路５から高周波高電圧が印加される２つの電極３を切り替えて、１つの放電管２の点灯箇所を切り替えていたが、本実施形態においては、リードスイッチを用いて、複数の放電管の点灯状態を切り替えるものである。
【００５０】
図６に示すように、点灯装置５０は、両端部に２つの電極５３ａ、５３ｂがそれぞれ配置され、並設された５つの放電管５４ａ〜５４ｅと、複数の電極５３とインバータ回路５との接続状態をそれぞれ切り替える複数のリードスイッチＳＷ５１〜ＳＷ６０とを有している。なお、リードスイッチＳＷは、第１実施形態で記載したような構成でＯＮ／ＯＦＦ駆動する。また、インバータ回路５は、本実施形態において、最大９０ｍＡの電流を流すことが可能であり、１つの放電管５４に流れる電流は１４ｍＡであるため、最大５つの放電管５４を並列接続することが可能である。
【００５１】
そして、２つのリードスイッチＳＷ５１、５２をＯＮして、残りのリードスイッチＳＷ５３〜ＳＷ６０をＯＦＦすると、放電管５４ａだけを点灯させることができる。また、４つのリードスイッチＳＷ５１〜ＳＷ５４をＯＮして、残りのリードスイッチＳＷ５５〜ＳＷ６０をＯＦＦすると、２つの放電管５４ａ、５４ｂを点灯させることができる。
【００５２】
このように、リードスイッチＳＷを駆動して、点灯させたい放電管５４の両端部の電極５３をインバータ回路５と導通させ、他の放電管５４の両端部の電極５３については、インバータ回路５との接続状態を遮断することで、１つのインバータ回路５を用いて、点灯させたい放電管５４だけを点灯させることができる。また、点灯させる放電管５４の数が可変しても、各放電管５４に印加される電圧は同じであるので、流れる電流は各放電管５４において同じであり、点灯している全ての放電管５４について輝度を同じにすることができる。
【００５３】
なお、本実施形態においては、５つの放電管５４ａ〜５４ｅの一方端部の電極５３ａとインバータ回路５との間にリードスイッチＳＷを設けていたが、このリードスイッチＳＷは設けなくてもよい。つまり、インバータ回路５の一方は直接電極５３ａに接続されていてもよい。ただし、この場合、インバータ回路５が両側の端子に対して逆位相の高電圧を印加しているのであれば、５つの放電管５４ａ〜５４ｅの他方端部の電極５３ｂに接続されたリードスイッチＳＷを駆動して、電圧の印加状態を切り替えたときに、電極５３ａには電圧が若干残ったままとなり、消灯したはずの放電管５４の電極５３ａ近傍はぼんやり点灯した状態が続く。そこで、インバータ回路５の一方が直接電極５３ａに接続されている場合には、この接続している配線をＧＮＤに接続する必要がある。これにより、リードスイッチＳＷをＯＦＦにして消灯しようとしたタイミングで対応する放電管５４を消灯させることができる。
【００５４】
以上の実施形態において、約７０ｋＨｚの交流電圧を印加する場合で、ＯＦＦ時の静電容量が約１ｐＦ以下のリードスイッチＳＷを接続し、２ＭΩ以上の遮断能力を得るものについて説明したが、一般に、外部電極放電ランプ４に印加される交流電圧は、２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で適宜選択される。リードスイッチＳＷの静電容量が３ｐＦ以下の場合、周波数２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲でリアクタンスＸとして最低でも０．５ＭΩ以上が確保可能であり、十分実用に供し得る。もちろん、交流電圧の周波数が低ければ、同じＯＦＦ時の静電容量のリードスイッチＳＷで、より高リアクタンスＸが達成できるのは言うまでもない。また特に、ＯＦＦ時の静電容量が１ｐＦ以下では最大周波数１００ｋＨｚにおいてもリアクタンスＸは約１．５ＭｋΩ以上に高くなり好ましい。なお、さらにリードスイッチＳＷの遮断能力が要求される場合は、リードスイッチＳＷを複数並列接続して合成リアクタンスＸを高めるようにしてもよい。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、本実施形態においては、ソレノイドコイルＣに電流を流すか否かで磁界を発生させて、リードスイッチＳＷを駆動したり、リードスイッチＳＷの近接する永久磁石Ｍｇを接近または離反させてリードスイッチＳＷを駆動したりしていたが、図７に示すように、環状のロータリー６０の一部領域（図７のハッチング領域）が着磁しており、その上面において周方向に沿って所定間隔でリードスイッチＳＷが配置されていてもよい。ロータリー６０が回転して、着磁した領域とリードスイッチＳＷが対向すると、リードスイッチＳＷの周りに磁界が発生することになり、リードスイッチＳＷはＯＮする。このロータリー６０の着磁した位置を適宜調整することで、複数のリードスイッチＳＷのうち選択された２つのリードスイッチＳＷのみを着磁した領域と対向させ、ＯＮすることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 点灯装置
２ 放電管
３ａ〜３ｄ 電極
４ 外部電極放電ランプ
５ インバータ回路
６ 切替回路
７ 制御回路
Ｃ１〜Ｃ６ ソレノイドコイル
ＳＷ１〜ＳＷ６ リードスイッチ
Ｔｒ１〜Ｔｒ６ フォトトランジスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電ガスが封入され、外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された２以上の第１放電管、または、内部に放電ガスが封入され、外周面上に３以上の外部電極が配置された第２放電管のいずれかの放電管からなる外部電極放電ランプと、
前記外部電極放電ランプの前記外部電極に接続され、交流電圧である前記外部電極放電ランプの駆動電圧を発生するインバータ回路と、
前記外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間に前記インバータ回路から交流電圧を印加する切替回路と、を備えており、
前記切替回路は、
前記外部電極と前記インバータ回路の間に接続された複数のリードスイッチと、
各リードスイッチの周囲に磁界を発生させ、各リードスイッチをＯＮ／ＯＦＦ駆動する複数の磁界発生手段と、を有していることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記リードスイッチのＯＦＦ時の静電容量は、１ｐＦ以下であることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記複数の磁界発生手段を駆動制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記外部電極放電ランプは、両端部及び少なくとも１箇所の途中部における外周面上に前記３以上の外部電極が配置された前記第２放電管からなることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と途中部の外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加し、その後、一方端部の前記外部電極と他方端部の外部電極との間に高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と、選択された前記外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記３以上の外部電極のうち前記放電管の両端部の前記外部電極の幅が最も広く、残りの前記外部電極の幅は、前記放電管の一方端部の前記外部電極の幅に比べて、前記放電管の一方端部に近いほど狭くなっていることを特徴とする請求項７に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に配置された２つの第１外部電極、及び、軸方向に沿って延在し、対向して配置された２つの第２外部電極を有する前記第２放電管からなり、
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記インバータ回路から前記２つの第２外部電極間に高周波高電圧を印加した後、前記２つの第１外部電極間に高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項１０】
前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された前記２以上の第１放電管からなり、
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された少なくとも１以上の前記第１放電管にそれぞれ配置された前記２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項１】
内部に放電ガスが封入され、外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された２以上の第１放電管、または、内部に放電ガスが封入され、外周面上に３以上の外部電極が配置された第２放電管のいずれかの放電管からなる外部電極放電ランプと、
前記外部電極放電ランプの前記外部電極に接続され、交流電圧である前記外部電極放電ランプの駆動電圧を発生するインバータ回路と、
前記外部電極のうち少なくともいずれか２つの外部電極間に前記インバータ回路から交流電圧を印加する切替回路と、を備えており、
前記切替回路は、
前記外部電極と前記インバータ回路の間に接続された複数のリードスイッチと、
各リードスイッチの周囲に磁界を発生させ、各リードスイッチをＯＮ／ＯＦＦ駆動する複数の磁界発生手段と、を有していることを特徴とする点灯装置。
【請求項２】
前記リードスイッチのＯＦＦ時の静電容量は、１ｐＦ以下であることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
【請求項３】
前記複数の磁界発生手段を駆動制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
【請求項４】
前記外部電極放電ランプは、両端部及び少なくとも１箇所の途中部における外周面上に前記３以上の外部電極が配置された前記第２放電管からなることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と途中部の外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加し、その後、一方端部の前記外部電極と他方端部の外部電極との間に高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記放電管の一方端部の前記外部電極と、選択された前記外部電極との間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項４に記載の点灯装置。
【請求項８】
前記３以上の外部電極のうち前記放電管の両端部の前記外部電極の幅が最も広く、残りの前記外部電極の幅は、前記放電管の一方端部の前記外部電極の幅に比べて、前記放電管の一方端部に近いほど狭くなっていることを特徴とする請求項７に記載の点灯装置。
【請求項９】
前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に配置された２つの第１外部電極、及び、軸方向に沿って延在し、対向して配置された２つの第２外部電極を有する前記第２放電管からなり、
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、前記インバータ回路から前記２つの第２外部電極間に高周波高電圧を印加した後、前記２つの第１外部電極間に高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【請求項１０】
前記外部電極放電ランプは、両端部における外周面上に２つの外部電極がそれぞれ配置された前記２以上の第１放電管からなり、
前記制御手段は、前記磁界発生手段を制御して、選択された少なくとも１以上の前記第１放電管にそれぞれ配置された前記２つの外部電極間に前記インバータ回路から高周波高電圧を印加することを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７５８８２（Ｐ２０１１−１７５８８２Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３９６６４（Ｐ２０１０−３９６６４）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５９３１２２７８９）ユーテック株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５９３１２２７８９）ユーテック株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
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