照明システム
【課題】メタルハライドランプを電子安定器で点灯させる照明システムにおいて、再始動に要する時間を初始動と略同等となるように大幅に短縮し、かつ再始動時にランプの電極間に印加するパルス電圧値を大幅に低減できるようにする。
【解決手段】メタルハライドランプの発光管内の水銀の封入量を２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下とし、発光管の外面に一方の電極部に電気的に接続されている近接導体を設置し、発光管の最大内径をｒ1 （ｍｍ）、電極間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／ｒ1 ≧２．０なる関係式を満たす細長い発光管とし、ＬＣ共振回路を用いた共振始動型のイグナイタ回路で発生させた高周波の高電圧を電極間に印加して絶縁破壊させる。
【解決手段】メタルハライドランプの発光管内の水銀の封入量を２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下とし、発光管の外面に一方の電極部に電気的に接続されている近接導体を設置し、発光管の最大内径をｒ1 （ｍｍ）、電極間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／ｒ1 ≧２．０なる関係式を満たす細長い発光管とし、ＬＣ共振回路を用いた共振始動型のイグナイタ回路で発生させた高周波の高電圧を電極間に印加して絶縁破壊させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタルハライドランプを用いた照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば店舗やスポーツ競技場等の屋内および屋外の照明用として用いられているメタルハライドランプ、特に発光管の外囲器を構成している材料が透光性セラミックからなるメタルハライドランプ（以下、「セラミックメタルハライドランプ」という）において、初始動および再始動に要する時間を短縮することが望まれている。
【０００３】
特にセラミックメタルハライドランプが再始動状態においては、ランプの発光管内部の蒸気圧が上昇したことにより、発光管内部の電極間での絶縁破壊電圧が初始動に比較して非常に大きくなる。そのため、ランプを再始動させるためには発光管の温度が低下し、内部の蒸気圧が下がらなければならず、結果として初始動に要する時間と比較して大幅に長い時間を要している。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１によれば、初始動に要する絶縁破壊電圧を低減できるだけでなく、再始動に要する時間をも短縮できる手段が提案されている。詳しくは、ランプ内部において、近接導体の端部を発光管の細管部に巻き付けることにより、始動時、近接導体が細管部を介して電極導入体と容量結合し、細管部と電極導入体との間に形成された隙間内で絶縁破壊が起きて初期電子を発生させることができる。また、その絶縁破壊によって紫外線が発生し、その紫外線放射に起因して本管部内に存在する分子が励起されることによっても初期電子を発生させることができる。そして、これらの初期電子によって電極間で電子なだれが起こり放電が始まる。このようにして電極間での絶縁破壊が促進され、一例によれば、再始動に要する時間が１０分以上であったランプも５分以内に短縮することができたとされている。
【０００５】
しかし、前述のように発光管の細管部に始動補助用の近接導体を配置することによって再始動特性は改善されつつあるものの、再始動時間に５分もかかると依然として不具合が生じた。例えば、従来のセラミックメタルハライドランプを使用しているある施設では、不意の停電が発生した際、主たるランプであるセラミックメタルハライドランプが再始動するまでの間、安全性に関わる不測の事態の発生に備えて補助的に付設したハロゲン電球等を安全灯として点灯させている例がある。
【０００６】
そこで、市場からはセラミックメタルハライドランプが再始動状態においても、初始動と同等の始動特性を持つことが望まれている。その要望を実現するための照明システムとして、例えば瞬時再始動装置を搭載した照明システムが存在する。この瞬時再始動装置は、再始動状態のランプの電極間に数十ｋＶの高パルス電圧を印加し、電極間の絶縁破壊を引き起こすことでランプの放電を初始動時と同等の数秒で開始させるものである。
【０００７】
しかし、前記のような瞬時再始動装置の構成では、ランプ内部における発光管外での電極間の絶縁性能や、ランプソケットの異極間での絶縁性能に代表される照明システム内部の絶縁性能が、再始動時に印加される高パルス電圧よりも高くなければならないためシステムとして非常に制約が多くなり、また安全面も懸念されるため市場で広く用いられる照明システムとはなりえていない。
【０００８】
ところで、前述のセラミックメタルハライドランプでは、安定点灯時のランプ電圧が９０Ｖ前後になるように緩衝ガスとしての水銀が通常１０ｍｇ／ｃｍ3 以上封入されている。
【０００９】
なお、近時、セラミックメタルハライドランプにおいて、発光効率の高効率化を図るために、発光管内にヨウ化セリウム（ＣｅＩ3 ）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、発光管の形状を細長くしたもの（発光管の内径をｒ1 、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／ｒ1 ＞５）が提案されている（例えば特許文献２参照）。このセラミックメタルハライドランプでは１１１〜１７７ＬＰＷ（＝ｌｍ／Ｗ）という極めて高い発光効率が得られるとされている。しかも、このセラミックメタルハライドランプでは、発光管の形状が細長いために封入する水銀量が通常より少量、例えば定格ランプ電力１５０Ｗの場合で０．７ｍｇ（比率にして１．６ｍｇ／ｃｍ3 ）でも８０Ｖ〜１００Ｖのランプ電圧を得ることができ、環境にやさしいという利点も有している。
【特許文献１】特開平１０−２９４０８５号公報
【特許文献２】特表２０００−５０１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように従来のセラミックメタルハライドランプを用いた照明システムにおいて、ランプの初始動に要する時間と再始動に要する時間の差は大きく乖離していた。また、その時間差を縮めるためには数倍〜数十倍の高パルス電圧をランプの電極間に印加する必要があり、照明システムとして非常に制約が大きくなっていた。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決しようとするものであり、初始動時と再始動時に要する時間差を大幅に短縮し、かつ再始動時にランプの電極間に印加するパルス電圧値を大幅に低減できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の照明システムに用いるメタルハライドランプは、本管部１６とこの本管部１６の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとを有する透光性セラミックからなる外囲器１８と、先端部に第一の電極部２５ａが形成された第一の電極導入体２１と、先端部に第二の電極部２５ｂが形成された第二の電極導入体２２とを有する発光管３を備え、前記第一の電極導入体２１は前記第一の電極部２５ａの先端部が前記本管部１６内に位置するように前記第一の細管部１７ａ内に挿入されるとともに、前記第一の細管部１７ａの端部のうちの前記本管部１６と反対側の端部で封着され、前記第二の電極導入体２２は前記第二の電極部２５ｂの先端部が前記本管部１６内に位置するように前記第二の細管部１７ｂ内に挿入されるとともに、前記第二の細管部１７ｂの端部のうちの前記本管部１６と反対側の端部で封着され、かつ前記各細管部１７ａ，１７ｂと前記各電極導入体２１，２２との間には隙間がそれぞれ形成されており、前記発光管３の外面には近接導体１９が設置され、かつ前記第一の細管部１７ａのうち、前記本管部１６側の端部に前記近接導体１９の一部が少なくとも２ターン以上螺旋状に巻き付けられているとともに、前記近接導体１９は前記第二の電極部２５ｂと電気的に接続されており、前記発光管３内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下であるという構成を有している。
【００１３】
特に、前記本管部１６の所定の領域において、前記近接導体１９は前記本管部１６の外面にその領域全体に亘って０．５ターン以上螺旋状に巻き付けられていることが好ましい。
【００１４】
ただし、前記本管部１６の所定の領域とは、次の第二の平面Ｑと第三の平面Ｒとで挟まれた領域である。第二の平面Ｑは、前記第一の電極部２５ａの先端を含み、かつ前記発光管３の長手方向の中心軸に対して垂直な第一の平面Ｐに平行で、かつこの第一の平面Ｐに対して前記第二の電極部２５ｂ側へ５ｍｍの間隔を有する平面である。第三の平面Ｒは、前記発光管３を前記中心軸を含む平面で切断した切断面（図５参照）において、前記第一の細管部１７ａの端のうち、前記本管部１６とは反対側の端から前記本管部１６側に向かって延びる前記第一の細管部１７ａの内面の直線部が別の直線へとまたは曲線へと変化する変化点Ａを含み、かつ前記発光管３の長手方向の中心軸に対して垂直な平面である。
【００１５】
また、本発明の照明システムは、上記したメタルハライドランプ１が照明器具に組み込まれているものであり、メタルハライドランプ１の放電を開始させるためのイグナイタ回路は、インダクタＬ３とキャパシタＣ３で構成される共振回路を備え、前記共振回路はある周波数で交番する電力が供給された際に回路内に高電圧を発生させ、前記イグナイタ回路は前記共振回路内に発生した高電圧を前記メタルハライドランプ１に印加して発光管３内の電極間に絶縁破壊を引き起こし、放電を開始させるものである。また、ランプの電極間での放電を維持するための点灯回路は、ランプが電極間で絶縁破壊を起こした後に、ランプ電圧がある電圧以上の状態において、ある一定値以上の実効値を持つ電流を所定期間ランプに供給し電極間での安定したアーク放電を実現する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、メタルハライドランプが再始動状態においても始動に要する時間が初始動と略同等である照明システムを提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第一の実施の形態）
本発明の第一の実施の形態に係る照明システムにおいて用いられるメタルハライドランプの一例を図１に示す。
【００１８】
定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ（セラミックメタルハライドランプ）１は、全長Ｔ1 が１７５ｍｍ〜１８５ｍｍ、例えば１８０ｍｍであり、外管２と、この外管２内に配置された発光管３と、外管２の端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金４とを備えている。
なお、発光管３の長手方向の中心軸（図１中、Ｘで示す）は外管２の長手方向の中心軸（図１中、Ｙで示す）と略一致している。
【００１９】
外管２は、外径Ｒ1 が２５ｍｍ〜５５ｍｍ、例えば４０ｍｍの略円筒状の例えば硬質ガラス等からなり、一端部が半球状に閉塞され、かつ他端部に例えばホウケイ酸ガラスからなるフレア５が封着されている。
【００２０】
また、外管２内（発光管３が配置された密閉の空間内）は、３００Ｋでの気圧が１×１０1 Ｐａ以下、例えば１×１０-1Ｐａの真空状態になっている。このように外管２内の真空度を３００Ｋで１×１０1 Ｐａ以下に規定することにより、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されるのを抑制することができるので、熱ロスによって発光効率が低下するのを防止することができる。一方、外管２内の真空度が３００Ｋで１×１０1 Ｐａを超える場合、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されやすくなるので、熱ロスによって発光効率が低下するおそれがある。
【００２１】
フレア５には、例えばニッケルまたは軟鋼からなる二本のステム線６，７の一部がそれぞれ封止されている。二本のステム線６，７の一端部はそれぞれ外管２内に引き込まれており、そのうちの一方のステム線６は電力供給線８を介して発光管３から導出した後述の二本の外部リード線９，１０のうちの一方に、他方のステム線７は直接、残る外部リード線１０にそれぞれ電気的に接続されている。発光管３は、これら二本のステム線６，７および電力供給線８によって外管２内で支持されている。また、一方のステム線６の他端部は口金４のアイレット部１１に、他方のステム線７の他端部は口金４のシェル部１２にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
ステム線６，７は、複数の金属線をそれぞれ溶接して一体化された一本の金属線からなる。
【００２３】
電力供給線８は、フレア５の近傍から外管２の閉塞部側まで外管２の内面形状に沿って直線状に延びた後、外管２の閉塞部の内面形状に沿って略半円状に曲げられ、さらに外部リード線９と略直角に交差するように外管２の長手方向の中心軸Ｙへ向かって折り曲げられ、真っ直ぐ延びている。また、電力供給線８のうち、外管２の閉塞部側に位置する部分には、バリウムゲッター１３が取り付けられている。
【００２４】
発光管３は、図２に示すように、その全長Ｔ2 （後述する本管部１６、第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとを合わせた長さ）が６０ｍｍ〜８５ｍｍ、例えば７１ｍｍである。また、発光管３は、外径Ｒ2 が４．５ｍｍ〜８．０ｍｍ、例えば６．４ｍｍであって、内径ｒ1 （図３参照）が２．５ｍｍ〜６．０ｍｍ、例えば４．０ｍｍの円筒部１４とこの円筒部１４の両端部に連接されている半球状部１５とからなる本管部１６と、半球状部１５に連接された外径Ｒ3 が２．５ｍｍ〜４．０ｍｍ、例えば３．２ｍｍであって、内径ｒ2 （図３参照）が０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ、例えば１．０ｍｍの第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとからなる多結晶アルミナ製の外囲器１８を有している。外囲器１８の内容積（各細管部１７ａ，１７ｂを除く）は０．１６ｃｍ3 〜０．８５ｃｍ3 、例えば０．４３５ｃｍ3 である。
【００２５】
ここで、発光管３は、発光管３の最大内径、つまり円筒部１４の内径をｒ1 （ｍｍ）、後述する第一の電極部２５ａと第二の電極部２５ｂとの間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／ｒ1 ≧２．０なる関係式を満たす。つまり、この発光管３は、Ｌ／ｒ1 が従来のメタルハライドランプの発光管におけるＬ／ｒ1 （例えば０．５〜１．２）に比して大きく、細長い形状を有することを意味している。その結果、発光管３内に封入する水銀量が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下という少ない量であっても、安定点灯時、８０Ｖ〜１００Ｖのランプ電圧を得ることができる。
【００２６】
また、後述するように近接導体１９の一部を発光管３の外面のうち、電極導入体が位置する部分に設置した場合、上記したとおり発光管３の形状を細長くすることにより、近接導体１９と第一の電極導入体２１（または第二の電極導入体２２）との間の距離を短くすることができるので、その近接導体１９と第一の電極導入体２１（または第二の電極導入体２２）との間での絶縁破壊が起きやすくなり、再始動特性の向上に寄与することができると考えられる。
【００２７】
なお、発光管３の外囲器１８を構成する材料としては、多結晶アルミナ以外にイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミニウム、イットリア、またはジルコニア等の透光性セラミックを用いることができる。また、外囲器１８として、図２に示した例のように外囲器１８を構成する各部分はそれぞれ一体成形され、繋ぎ目がないものを用いたが、例えば本管部１６の半球状部１５に、別工程で成型された各細管部１７ａ，１７ｂを焼きばめることによって各部材を一体化させたものを用いてもよい。
【００２８】
また、発光管３内には、発光物質としての例えばヨウ化プラセオジウム（ＰｒＩ3 ）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とからなる金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、および始動補助ガスとしてのキセノンガス（Ｘｅ）がそれぞれ封入されている。金属ハロゲン化物は、総量で５．５〜１９ｍｇ、例えば９ｍｇであり、各成分のモル比が例えば１：８となるように封入されている。水銀は、２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下になるように封入されている。もちろん、水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下の範囲において、点灯時、所望のランプ電圧が得られるように適宜調整されるが、場合によっては封入物を調整するなどして公知の手段を用いて無水銀（０．０ｍｇ／ｃｍ3 ）としてもよい。無水銀としない場合、例えば９０Ｖのランプ電圧を得るために、水銀の封入量は少なくとも０．８ｍｇ／ｃｍ3 以上封入されることが好ましい。キセノンガスは、３００Ｋで２５ｋＰａとなるように封入されている。
【００２９】
なお、発光物質としては、ヨウ化プラセオジウムとヨウ化ナトリウムとの組み合わせに代えて、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3 ）とヨウ化ナトリウムとを組み合わせたものや、高演色タイプのセラミックメタルハライドランプによく用いられているヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ3 ）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3 ）、ヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3 ）等の希土類金属のヨウ化物とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）およびヨウ化ナトリウムとを組み合わせたもの等、所望の色特性に応じて公知の種々の金属ヨウ化物を用いることができる。もっとも、ヨウ化物の全部または一部を臭化物に代えて用いることもできる。始動補助ガスとしては、キセノンガスに代えて、アルゴンガス（Ａｒ）やクリプトンガス（Ｋｒ）、またはこれらの混合ガスを用いることができる。
【００３０】
また、発光管３の外面には、例えば０．２ｍｍのモリブデン線からなる始動補助用の近接導体１９が接触するように配置されている。近接導体１９は、一方の電極部、例えば第二の電極部２５ｂに電気的に接続されて発光管３の外面に設置されていればよく、公知の種々の取り付け方が適用できると考えられる。つまり、発光管３の外面に対する近接導体１９の設置位置は、始動を補助するという機能が発揮されるように適宜決定すればよい。例えば、近接導体１９の一端部を第二の電極部２５ｂに電気的に接続するために外部リード線９に電気的に、かつ機械的に接続し、その近接導体１９の残部を第一の細管部１７ａに向かって延ばし、本管部１６の表面に直線的に伸ばした状態でまたは巻き付けるようにして接触させてもよい。
【００３１】
もっとも、近接導体１９が第二の電極部２５ｂに電気的に接続されている場合、近接導体１９の他端部は、第一の細管部１７ａのうち、第一の細管部１７ａと第一の電極導入体２１との間に隙間が形成されている領域に巻き付けられていることが好ましい。逆に、近接導体１９が第一の電極部２５ａに電気的に接続されている場合、近接導体１９の他端部は、第二の細管部１７ｂのうち、第二の細管部１７ｂと第二の電極導入体２２との間に隙間が形成されている領域に巻き付けられていることが好ましい。
【００３２】
これにより、始動時および再始動時、近接導体１９が第一の細管部１７ａ（第二の細管部１７ｂ）を介して第一の電極導入体２１（第二の電極導入体２２）と容量結合し、近接導体１９と第一の電極導入体２１（第二の電極導入体２２）との間であって、かつ第一の細管部１７ａ（第二の細管部１７ｂ）内において低いパルス電圧であっても微小放電が起こり初期電子等を発生させることができるので、始動特性を向上させることができる。
【００３３】
さらに、近接導体１９のうち、第一の細管部１７ａ（第二の細管部１７ｂ）に巻き付けられている部分のターン数を少なくとも２ターン以上とすることが好ましい。これにより、再始動時において、第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で発生する微小放電の強度を高めることができるとともに、微小放電が発生する領域を拡大することができるので、本管部１６内に供給される初期電子の数や紫外線の放射量を増大させることができる。
【００３４】
具体的には図２に示すように、近接導体１９は、まず第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端部に少なくとも２ターン以上（図２に示す例では第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端から２ｍｍまでの領域全体に亘って２ターン）密着させて螺旋状に巻き付けられた後、本管部１６を縦断するように発光管３の長手方向に沿わせて、つまり本管部１６に対してほとんど巻き付けられることなく本管部１６の外面に密着させて配置され、さらに第二の細管部１７ｂの外面のうち、本管部１６側の端部に０．８ターンほど螺旋状に巻き付けられ、最終的に抵抗体２０を介して外部リード線９に電気的に接続されている。したがって、この近接導体１９は、後述する第二の電極部２５ｂ（電極導入体２２）と同電位となる。
【００３５】
また、近接導体１９のうち、第一の細管部１７ａに巻き付けられている第一の螺旋状部分１９ａは、この近接導体１９とは異極となる後述する第一の電極部２５ａに近接されている。このとき、第一の螺旋状部分１９ａにおいて、少なくとも隣接するターン同士が接触していなければ問題ないが、つまり巻きピッチが１００％でなければ問題ないが、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が変化し、隣接するターン同士が接触するのを確実に防止するために、巻きピッチは１５０％以上であることが好ましい。巻きピッチが１５０％未満では、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が徐々に変化していき、隣接するターン同士が接触するおそれがある。しかし、巻きピッチが大きすぎると、第一の螺旋状部分１９ａを第一の細管部１７ａのうち、本管部１６側の端部に局所的に配置することができなくなる。そこで、その巻きピッチは１０００％以下であることが好ましい。
【００３６】
ただし、「巻きピッチ」とは、近接導体１９であるモリブデン線の線径（直径）に対して、コイルの各ターンのうちの隣接する一対のターンの中心間の距離の比率を％で表わした値である。したがって、巻きピッチが１００％とは隣接するターン同士が接触していることを表わしている。もっとも、上記した例では、モリブデン線は裸線を用いているので、隣接するターン同士が接触しないようにしているが、このモリブデン線を公知の絶縁部材で被覆していれば、隣接するターン同士が接触していてもよい。
【００３７】
また、図２に示す例において、近接導体１９の一部を第二の細管部１７ｂに巻き付けているのは、近接導体１９が発光管３に対して外れないように密着させつつ保持するためである。したがって、再始動特性の観点からは近接導体１９を第二の細管部１７ｂに必ずしも巻き付ける必要はないが、確実に保持するという観点からは複数ターン巻き付けた方がよい。
【００３８】
また、近接導体１９は、上述したとおり実質的に本管部１６に対してほとんど巻き付けられていないが、つまり意図的に巻き付けられているのではないが、実際には第一の細管部１７ａに巻き付けられた後、近接導体１９に特別な加工を施すことなく第二の細管部１７ｂに巻き付けるために本管部１６全体に亘って０．１ターンほど巻き付けられることになる。
【００３９】
ここで、近接導体１９として使用しているモリブデン線の線径は、螺旋形状に加工しやすく、しかもその螺旋形状を安定的に保つとともに、線の陰によって光束が低下したり配光特性が悪化したりするのを抑えるために、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍからなることが好ましい。その線径が０．１ｍｍ未満では、螺旋形状に加工しにくく、その形状を安定させることができないおそれがある。逆に、その線径が０．３ｍｍを越えると、点灯時、近接導体１９の線の影が目視でも顕著に現れ始め、光束が低下したり配光特性が悪化したりするおそれがある。
【００４０】
なお、近接導体１９の材質としては、モリブデン以外にタングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）またはこれらの合金等も用いることができる。
【００４１】
また、ここで言う「密着」とは、厳密な意味で言う近接導体１９が発光管３の外面に完全に密着している場合はもちろんのこと、近接導体１９が発光管３の外面に対して部分的に、かつ不可避的に浮き上がってしまっている場合も含むものとする。
【００４２】
ここで、始動時および再始動時における近接導体１９の機能について説明する。
近接導体１９の第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、その反対側の端部が外部リード線９に電気的に接続されているために第二の電極部２５ｂと同電位になるので、第一の電極部２５ａに対しては異極となる。また、第一の細管部１７ａの構成材料である多結晶アルミナは誘電体としても機能する。したがって、近接導体１９のうちの第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、第一の細管部１７ａを介して第一の電極導入体２１と容量結合する。つまり、近接導体１９が例えばプラスのとき、電極軸部２７ａやコイル２８ａはマイナスであり、第一の細管部１７ａの外面側にはマイナス電荷が帯電し、その反対側の第一の細管部１７ａの内面側にはプラス電荷が帯電する。その結果、始動時および再始動時において、まず第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で絶縁破壊が起きて微小放電が発生する。それによって初期電子が発生したり紫外線が放射されたりする。また、この紫外線放射に起因して本管部１６内に存在する分子が励起されることによっても初期電子が発生する。
【００４３】
一方、近接導体１９のうち、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部に位置する部分も、その本管部１６を介して第一の電極部２５ａと容量結合している。したがって、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部内において、前記初期電子によって近接導体１９と第一の電極部２５ａとの間でその本管部１６を介して絶縁破壊が誘発され、アーク放電が発生する。これによって各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が促進され、ランプが再始動状態においても短時間で始動させることができる。
【００４４】
抵抗体２０は、ランプの不点時に近接導体１９とこれと異極の部材、例えば外部リード線１０との間で異常放電が起きるのを防止するためのものであり、その抵抗値として１０ｋΩ〜１００ｋΩ、例えば２０ｋΩに設定されている。
【００４５】
図３に示すように、第一の細管部１７ａ内には第一の電極導入体２１が、第二の細管部１７ｂ内には第二の電極導入体２２がそれぞれ挿入されている。これら各電極導入体２１，２２は、本管部１６とは反対側の端部において各々の細管部１７ａ，１７ｂと各々の電極導入体２１，２２との間の隙間２３に流し込まれたガラスフリット２４によってそれぞれ封着されている。
【００４６】
第一の電極導入体２１は、先端部に形成された第一の電極部２５ａと、一端部がこの電極部２５ａに接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９ｍｍの内部リード線２６ａと、一端部がこの内部リード線２６ａに接続された例えばニオビウムからなる外部リード線１０と、第一の電極部２５ａのうち後述する電極軸部２７ａの一部に巻き付けられた線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなるコイル２８ａとを有している。
【００４７】
一方、同様に第二の電極導入体２２も、先端部に形成された第二の電極部２５ｂと、一端部がこの電極部２５ｂに接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９ｍｍの内部リード線２６ｂと、一端部がこの内部リード線２６ｂに接続された例えばニオビウムからなる外部リード線９と、第二の電極部２５ｂのうち後述する電極軸部２７ｂの一部に巻き付けられた線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなるコイル２８ｂとを有している。
【００４８】
したがって、各細管部１７ａ，１７ｂの内径ｒ2 が例えば１．０ｍｍの場合、各電極導入体２１，２２の最大外径（コイル２８ａ，２８ｂを含む）は０．９ｍｍとなるので、各々の細管部１７ａ，１７ｂと電極導入体２１，２２との間には、平均で０．１ｍｍの隙間が形成されることになる。この隙間の大きさは、各電極導入体２１，２２をそれぞれの細管部１７ａ，１７ｂに挿入する際、裕度を持って挿入することを可能とする。もっとも、プロセス上、各電極導入体２１，２２はそれぞれの細管部１７ａ，１７ｂの長手方向の中心軸（中心軸Ｘと同一軸上にある）に対して偏心した位置で封着されていることが多い。
【００４９】
各電極部２５ａ，２５ｂは、直径が例えば０．５ｍｍのタングステンからなる電極軸部２７ａ，２７ｂとこの電極軸部２７ａ，２７ｂの先端部に取り付けられた電極コイル部２９ａ，２９ｂとを有している。これら二つの電極部２５ａ，２５ｂは先端同士が互いに略対向するような状態になっている。これら電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌは２４ｍｍ〜４０ｍｍ、例えば３２ｍｍに設定されている。
【００５０】
ここで、各電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌが長すぎると、ランプ電圧が等しい場合、電界が弱まるので、初期電子を十分に加速させることができず、その結果、初期電子が水銀原子と衝突して二次電子を放出するのに必要なエネルギーが得られなくなり、前記電離過程を十分に促進することができなくなるおそれがある。したがって、前記距離Ｌ（ｍｍ）は定格電力とは無関係にＬ≦５５なる関係式を満たすことが好ましい。
【００５１】
内部リード線２６ａ，２６ｂの端部のうち、電極軸部２７ａ，２７ｂとは反対側の端部は、各々の細管部１７ａ，１７ｂの端部から外部に導出しており、上述したとおりそれぞれ外部リード線１０，９を介してステム線７または電力供給線８に電気的に接続されている。
【００５２】
コイル２８ａ，２８ｂは、各細管部１７ａ，１７ｂと電極軸部２７ａ，２７ｂとの間に形成される隙間を極力埋めて、その隙間に液状の金属ハロゲン化物が沈み込むのを抑制している。
【００５３】
なお、電極導入体２１，２２として、タングステンからなる電極部２５ａ，２５ｂ、導電性サーメットからなる内部リード線２６ａ，２６ｂ、ニオビウムからなる外部リード線１０，９およびモリブデンからなるコイル２８ａ，２８ｂから構成されたもの以外に、その材質や構造において既知の電極導入体を用いることができる。
【００５４】
次に、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに搭載された共振型始動方式のイグナイタ回路を有する電子安定器Ａを図８に示す。上記したメタルハライドランプ１（以下、単に「ランプ１」という）はこの電子安定器Ａによって、再始動状態においてより短時間で電極間に絶縁破壊が引き起こされ始動する。
【００５５】
この電子安定器Ａは、商用交流電源ＡＣに接続された直流電源回路部４０と、直流電源回路部４０の出力を受けてランプ１を始動点灯させる電子点灯回路部４２を備えている。直流電源回路部４０は、単純な整流平滑回路であっても良いが、ここでは全波整流器ＤＢとインダクタＬ１、ダイオードＤ１、平滑用コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１よりなる昇圧チョッパ回路を用いている。昇圧チョッパ回路の動作は周知であり、スイッチング素子Ｑ１が高周波でオン・オフすることで、全波整流器ＤＢの出力電圧のピーク値よりも高い直流電圧が平滑用コンデンサＣ１に充電される。制御回路４１は平滑用コンデンサＣ１が所定の電圧に充電されるようにスイッチング素子Ｑ１をオン・オフ制御する。
【００５６】
電子点灯回路部４２は、スイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ２よりなる降圧チョッパ回路と、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６及びダイオードＤ３〜Ｄ６よりなる極性反転回路、並びにインダクタＬ３とコンデンサＣ３よりなるＬＣ直列共振回路と負荷としての放電ランプ１を備えている。
【００５７】
降圧チョッパ回路の動作は周知であり、高周波でオン・オフするスイッチング素子Ｑ２のオン幅を制御することで、入力電圧を降圧した任意の直流電圧がコンデンサＣ２に得られるように動作する。降圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ２は、制御回路４３からの制御信号により駆動回路４４を介してオン・オフ制御され、ランプ１の状態に応じて、コンデンサＣ２の電圧が適正電圧となるようにスイッチング素子Ｑ２のオン幅を制御する。
【００５８】
極性反転回路は、コンデンサＣ２の両端に並列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路を備えており、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフの状態と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンの状態とが切り替わることで、出力電圧極性を反転可能となっている。各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６にはそれぞれダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６が逆並列接続されている。スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、逆並列ダイオードは省略できる。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は制御回路４３の出力によりドライバＩＣ４５を介してオン・オフ駆動される。また、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は制御回路４３の出力によりドライバＩＣ４６を介してオン・オフ駆動される。ドライバＩＣ４５，４６は、例えばＩＲ社製ＩＲ２３０８よりなる。
【００５９】
極性反転回路のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点の間には、インダクタＬ３を介してランプ１が接続されている。インダクタＬ３の一端はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点に接続されており、他端はコンデンサＣ３を介してグランドに接続されている。インダクタＬ３とコンデンサＣ３は、ＬＣ直列共振回路を構成しており、ランプ１の始動時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をインダクタＬ３とコンデンサＣ３の共振周波数（又はその整数倍又は整数分の１）近傍のスイッチング周波数でオン・オフ駆動することにより、インダクタＬ３とコンデンサＣ３の接続点（つまり、ランプ１の一端）に高電圧の共振電圧が印加される。これにより、ランプ１は絶縁破壊されて、ランプ電流が流れ始める。その後、制御回路４３は極性反転回路の動作を低周波矩形波動作に切り替える。
【００６０】
図９に始動時の動作波形、図１０に始動時から安定点灯時までの動作波形、図１１に安定点灯時の動作波形を示す。
【００６１】
始動時には、図９に示すように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が高周波、それもインダクタＬ３とコンデンサＣ３よりなるＬＣ直列共振回路の共振周波数（又はその整数倍又は整数分の１）の周波数近傍で交互にオン・オフ動作しており、これによりランプ１の両端電圧Ｖｌａは高周波の高電圧となる。
【００６２】
ここで、コンデンサＣ３の値（Ｃ３）とインダクタＬ３の値（Ｌ３）及びスイッチング素子の動作周波数ｆとの関係を次式で表す。
（２ｎ＋１）・ｆ≒１／（２π√（Ｌ３・Ｃ３））＝ｆ０
（ｎ：整数）
【００６３】
すなわち、コンデンサＣ３とインダクタＬ３による共振周波数ｆ０がスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング周波数ｆの（２ｎ＋１）倍近傍であれば図９のようにランプ１の両端電圧Ｖｌａとして高圧パルス電圧を発生させることができる。
【００６４】
本実施形態において、電子安定器Ａの動作は、図１０に示すように共振パルス発生区間と低周波矩形波区間とに別れ、共振パルス発生区間において、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作周波数ｆ１を８０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの間を高周波側から低周波側に徐々に変動させ、それを５０ｍｓ間繰り返すことで、連続した高圧パルス電圧をインダクタＬ３とコンデンサＣ３の接続点に発生させ、ランプ１に印加する。ここで、コンデンサＣ３の値（Ｃ３）とインダクタＬ３の値（Ｌ３）の関係は次式による。
８０ｋＨｚ＜１／３・（２π√（Ｌ３・Ｃ３））＜１２０ｋＨｚ
【００６５】
つまり、コンデンサＣ３とインダクタＬ３との共振周波数ｆ０の１／３を８０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの間に設計した。また、上記の設計において、ランプ１の両端に高圧パルス電圧は最大３．５ｋＶ発生するように設計した。
【００６６】
なお、上記のようにスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作周波数ｆと共振周波数ｆ０の関係がｆ＜ｆ０となる場合において、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４、インダクタＬ３、コンデンサＣ３からなるイグナイタ回路４７には進相電流が流れることがある。そこで、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４に内蔵されるリカバリーダイオードは高速化されていなければならない。
【００６７】
また、電子安定器Ａは上記高圧パルス電圧により第一の電極部２５ａと第二の電極部２５ｂとの間で絶縁破壊した後に、低周波矩形波区間において、ランプ１に低周波の矩形波電圧（約４００Ｖ）を供給し、ランプ電圧が高い状態においてある一定の実効値を持つ矩形波電流をランプに供給することができる。
【００６８】
低周波矩形波区間における動作波形を図１１に示した。この図１１に示すように、点灯時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は数１０〜数１００Ｈｚの低周波で交互にオン・オフ動作しており、これによりランプ１のランプ電流Ｉｌａは低周波の矩形波電流となる。
【００６９】
本実施形態では一例として、ランプ電圧＝２００Ｖとなるときに実効値１Ａの矩形波電流をランプに供給することができるように設計した。また、低周波の矩形波の周波数は１６５Ｈｚとした。
【００７０】
なお、低周波矩形波区間は７５０ｍｓ継続した後ランプが放電を開始していれば動作を継続し、ランプが放電を開始していない又は立ち消えた場合には一定区間動作を停止した後、再び共振パルス発生区間に移行する。
【００７１】
次に、本発明の第一の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と電子安定器Ａを搭載した照明システムの構成による作用効果を確認するための実験を行った。
【００７２】
前記のメタルハライドランプ１と電子安定器Ａを搭載した照明システムにおいて一定時間連続点灯させた後に一定時間消灯し、その後再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定したところ、図４のような結果が得られた。
【００７３】
図４は水銀の封入量（ｍｇ／ｃｍ3 ）と平均再始動時間（分）との関係を示す図である。ｂ，ｃの場合について、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下のときに、再始動時間が３０秒以下となっていることが分かる。実線ａは第一の螺旋状部分１９ａのターン数が１ターンの場合、実線ｂ，ｃは第一の螺旋状部分１９ａのターン数がそれぞれ２ターン、４ターンの場合である。
【００７４】
なお、ここで言う「再始動時間」とは、電源ＯＮ後からランプの電極間で継続した放電が発生するまでの時間である。
以上のとおり、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムの構成によれば、再始動特性を大幅に改善することができることが確認された。
【００７５】
このような結果が得られたのは、次のような理由によるものであると考えられる。
つまり、水銀の封入量（２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下）と電子安定器Ａが発生する高圧パルスの特性とが再始動時間の短縮に大きく寄与していると考えられる。
【００７６】
まず、水銀の封入量に関しては、２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下に規定することにより、再始動時、水銀の蒸気圧を低下させることができるので、再始動電圧の印加によって本管部１６内の初期電子や２次電子のエネルギーを高めることができる。つまり、本管部１６内の水銀原子が少ないので、各電子が加速される前に水銀原子と衝突する確率が低くなり、十分な運動エネルギーを得ることができる。これらの結果、各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が一層促進され、再始動時間を３０秒以下にすることができたと考えられる。
【００７７】
一方、電子安定器Ａが発生する高圧パルスの特性に関しては、電子安定器Ａの高圧パルス特性の有効性を検証するために、高圧パルス特性の違う電子安定器Ｂを用いて上記と同様の再始動試験を行った。ここで、電子安定器Ｂは高圧パルス特性以外の電気特性は電子安定器Ａと同等である。
【００７８】
図１２に、始動用パルストランスを有する電子安定器Ｂの回路構成を示す。昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路、極性反転回路の構成については、図８に示した共振型始動方式を有する電子安定器Ａと同様であるので、説明を省略する。電子安定器Ａと電子安定器Ｂとの相違点は、電子安定器Ａにおける共振始動用のＬＣ直列共振回路を構成するインダクタＬ３とコンデンサＣ３が電子安定器Ｂでは省略されており、代りに、始動用のパルストランスＰＴとパルス発生回路を含むイグナイタ回路４８が付加されている点である。パルス発生回路は、スイッチング素子Ｓと、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒよりなる。コンデンサＣ４はスイッチング素子Ｓを介してパルストランスＰＴの１次巻線に接続されており、抵抗Ｒを介して充電される。パルス発生用のスイッチング素子Ｓはダイアック、ＳＳＳ、放電ギャップ等の印加電圧に応答してブレークオーバーするタイプのスイッチング素子であり、コンデンサＣ４の充電電圧がブレークオーバー電圧を越えると、スイッチング素子Ｓがオンになり、パルストランスＰＴの１次巻線にパルス状の電流が流れる。これにより、パルストランスＰＴの２次巻線には、１次巻線と２次巻線の昇圧比に応じた高電圧パルスが発生し、ランプ１に印加される。
【００７９】
図１３に電子安定器Ｂの始動時の動作波形を示す。安定点灯時の動作は図１１と同様である。電子安定器Ｂでは、ランプ１の始動時においても、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は数１０〜数１００Ｈｚの低周波で交互にオン・オフ動作しており、これにより極性反転回路の出力電圧Ｖｏは低周波の矩形波電圧となる。この矩形波電圧Ｖｏの振幅は、降圧チョッパ回路の出力コンデンサＣ２の両端電圧と略同じである。降圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ２のパルス幅を適切に制御することにより、無負荷時の出力電圧Ｖｏの振幅をスイッチング素子Ｓがブレークオーバーできるような電圧に設定しておくことで、ランプ１の両端には矩形波電圧ＶｏにパルストランスＰＴからの高圧パルス電圧を重畳した電圧Ｖｌａが印加される。これによりランプ１は絶縁破壊されて、ランプ電流が流れ始める。すると、ランプ１の両端電圧は急激に低下し、スイッチング素子ＳがブレークオーバーしなくなることでパルストランスＰＴは高圧パルス電圧を発生しなくなる。
【００８０】
このイグナイタ回路４８の動作について図１４を用いてさらに説明する。極性反転回路により生成された矩形波電圧Ｖａ−ｂ（図１４（ａ）参照）を受け、抵抗ＲとコンデンサＣ４の時定数によりコンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４は図１４（ｂ）のように徐々に充電されていく。コンデンサＣ４の電圧がスイッチング素子Ｓのブレークオーバー電圧Ｖｂｏに達するとスイッチング素子ＳはＯＮし、コンデンサＣ４に蓄積された電荷をコンデンサＣ４→スイッチング素子Ｓ→パルストランスＰＴの一次巻線を介して放電させる。この時パルストランスＰＴに発生したパルス電圧が昇圧されパルストランスＰＴの二次巻線に高圧パルス電圧（数ｋＶ）を発生させる。そしてこの高圧パルス電圧によりランプ１が放電を開始し点灯状態に移行する。
【００８１】
ここで、パルス電圧の波高値は３．５ｋＶとした。また、矩形波電圧Ｖａ−ｂの周波数はランプ１が放電を開始したのちの周波数と同じ１６５Ｈｚとした。
そして、上記の電子安定器Ｂを用いて上記と同様の再始動実験を行ったところ、前記のメタルハライドランプ１を用いても再始動に数分を要した。
これは、次のような理由によるものと考えられる。
【００８２】
電子安定器Ａは前述したように５０ｍｓ間は共振動作を行い、高圧パルスを連続して発生させることができ、その間の実効値は約１ｋＶである。一方、電子安定器Ｂは極性反転毎に１〜数回しかパルスを発生させず、またパルスの幅も約１μｓと細いため、例えば５０ｍｓ間の実効値は二次電圧（約４００Ｖ）と大きく差はない。つまり、電子安定器ＡとＢは高圧パルス電圧の波高値は同じ（約３．５ｋＶ）であっても、時間あたりの高圧パルス密度が全く違うために、ランプ１の第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊を引き起こす能力は電子安定器Ａの方が大きいからであると考えられる。
【００８３】
以上のように、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムにおいて、メタルハライドランプの再始動特性を初始動と同等の始動特性を持たせることができたと確認された。
【００８４】
なお、電子安定器Ａは高圧パルスの周波数を変動させているが、これは共振始動型イグナイタ回路４７のインダクタＬ３とコンデンサＣ３のバラツキによる共振周波数のバラツキを吸収するためである。従って、共振周波数のバラツキが問題とならない場合には、高圧パルスの周波数を変動させる必要はない。
【００８５】
次に、ランプ１の第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間で絶縁破壊が起こった後にランプ１へ供給する電流の効果を説明する。
【００８６】
ランプ１の第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊直後にランプ電圧が２００Ｖの時に供給する電流が０．３５Ａの電子安定器Ｃを用いて前述の再始動試験を行った。なお、電子安定器Ｃの高圧パルス特性は電子安定器Ａと同等とした。
【００８７】
その結果、電子安定器Ｃではランプ１は第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間で絶縁破壊するものの、その後の低周波矩形波区間において放電を維持せず、立ち消えることがあった。これは、絶縁破壊直後にランプ１に供給する電流が少なすぎるために第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間での放電が不安定となり、低周波の極性反転時に立ち消えするためであった。以上の結果より、ランプが絶縁破壊した直後で、ランプ電圧が２００Ｖ程度の状態においては１Ａ以上の電流をランプに供給することが好ましいことが判明した。
【００８８】
（第二の実施の形態）
次に本発明の第二の実施の形態に係る照明システムについて説明する。メタルハライドランプは第一の実施の形態と同じものを用いた。一方、電子安定器Ｄは電子安定器Ａの高圧パルスの周波数を以下のように変更したもので、それ以外の特性は同等である。
【００８９】
第一の実施の形態で説明した通り、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の動作周波数と共振回路を形成するインダクタＬ３、コンデンサＣ３の共振周波数ｆ０の関係がｆ＜ｆ０となる場合において、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４内蔵のリカバリーダイオードを高速化しなければならなかった。
【００９０】
そこで、共振パルス発生区間において常にｆ０＜ｆの関係を維持しつつ所望の高圧パルス電圧を得るように設計する。
【００９１】
具体的には、共振周波数ｆ０＝１００ｋＨｚとしたときに所望の高圧パルス電圧を動作周波数ｆ＞１００ｋＨｚで得ることができるように設計する。
【００９２】
また、発生した高圧パルス電圧Ｖｌａの値を読込む手段とそれが所望の電圧に達しているかの比較回路４９を図１５のように設ける。インダクタＬ３とコンデンサＣ３のバラツキを吸収するために、ｆ＞１００ｋＨｚの領域においてより高周波側から低周波側へと動作周波数ｆを変動させていき、その変動にあわせて高圧パルス電圧の値を比較回路４９により読込み所望の電圧に達していれば、そこで動作周波数を固定とする。
【００９３】
上記の方法により、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のバラツキを吸収しつつ所望のパルス電圧を得ることができ、更に共振回路に進相電流が流れないために、スイッチング素子Ｑ３とＱ４の内蔵リカバリーダイオードを高速化する必要がないため電子安定器を安価に構成することができる。
【００９４】
（第三の実施の形態）
次に、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムについて説明する。
【００９５】
使用するメタルハライドランプは、図５および図６に示すように、近接導体１９が本管部１６の外面に２ターン密着して螺旋状に巻き付けられ、特に本管部１６の外面の所定の領域全体に亘って少なくとも０．５ターン以上密着して螺旋状に巻き付けられている点を除いて上記した本発明の第一の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と同じ構成を有している。
【００９６】
ここでの「本管部１６の所定の領域」とは、後述する平面Ｑ（第二の平面）と平面Ｒ（第三の平面）とで挟まれた領域を示す。平面Ｑ（第二の平面）は、第一の螺旋状部分１９ａが位置している第一の細管部１７ａ側に位置する第一の電極部２５ａの先端を含み、かつ発光管３の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な平面Ｐ（第一の平面）に平行で、かつこの平面Ｐに対して第二の電極部２５ｂ側へ５ｍｍの間隔を有する平面を示す。
【００９７】
平面Ｒ（第三の平面）は、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面（図５参照）において、第一の細管部１７ａの端のうち、本管部１６とは反対側の端から本管部１６へ向かって延びる第一の細管部１７ａの内面の直線部から半球状部１５の内面の曲線部へ変化する変化点Ａ（図５参照）を含み、かつ発光管３の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な平面を示す。
【００９８】
この変化点Ａの位置は、本管部１６の内面形状によって種々変化するが、通常、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面において、第一の細管部１７ａの内面は実質的に直線的であるので、この直線が本管部１６へ向かって真っ直ぐ延びて別の直線または曲線へと変化し始める点がこれに該当する。例えば、半球状部１５の内面と第一の細管部１７ａの内面とが所定の曲率Ｒを有する曲線で繋がっているとき、変化点Ａは第一の細管部１７ａの内面の直線と曲率Ｒを有する曲線との境界点がこれに該当する。
【００９９】
図５に示す例では、近接導体１９は、本管部１６の前記所定の領域において、平面Ｒと交差する箇所を始点とし、平面Ｑと交差する箇所を終点とする１ターン巻きのコイルになっている。なお、このコイルが１ターン以上ある場合、その巻きピッチは１００％を越えていればよい。
【０１００】
また、本管部１６に巻き付けられている近接導体１９のうち、本管部１６の所定の領域を除く部分については、再始動特性の観点からはそのターン数は特に限定されるものではなく、必ずしも巻き付けられる必要はなく、また複数ターン巻き付けてもよい。しかし、ターン数が多くなると、発光管３から放射される光を遮ってしまうために、そのターン数は少ないほどよい。図６に示す例では、近接導体１９を他方の細管部１７ｂに巻き付けるにあたり、近接導体１９を特別な加工を施すことなく自然に巻き付けるためにその部分に１ターン巻き付けられている。
【０１０１】
次に、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムの構成による作用効果を確認するための実験を行った。
【０１０２】
使用したメタルハライドランプにおいて、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ3 （全量で０．８ｍｇ）とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとしたものを１０本作製した。そして、作製した各々のランプを上記した電子安定器を用いて通常どおりの方法で１時間連続点灯させた後に一旦消灯させて再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定したところ、表１のような結果が得られた。
【０１０３】
【表１】
【０１０４】
すなわち、平均再始動時間は本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに比して１／３以下である８．２秒であった。なお、サンプルの中で最も再始動時間が短かったのは１．０秒であった。
【０１０５】
再始動時、ランプを目視によって観察すると、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプ１とは異なる現象が見られた。すなわち、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプ１の場合、第一の電極部２５ａと例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ）との間で本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、瞬間的（０．５秒）に各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行した。
【０１０６】
ところが、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプの場合、同様に第一の電極部２５ａと例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ）との間で本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、そのアーク放電が第一の電極部２５ａと近接導体１９のうちの前記点ａに対して第二の電極部２５ｂ寄りの点ｂに連続的に移行し、さらにこれが近接導体１９のうちの電極部２５ｂ付近まで連続的に移行し続け、各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行していることがわかった。この間、０．２秒〜０．５秒である。
【０１０７】
言い換えれば、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプ１の場合、第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介してアーク放電が発生したものの、それがそのまま各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊へと移行しない場合があるのに対して、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプの場合、同様に第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介して発生したアーク放電は、近接導体１９によって第二の電極部２５ｂ付近へと誘導され、高い確率で各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行していると考えられる。
【０１０８】
したがって、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムの構成によれば、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに比して再始動の確実性が増し、その結果、再始動特性を一層大幅に改善することができる。
【０１０９】
この第三の実施の形態では、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ3 とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとした場合について説明したが、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターン以上であればいずれの場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１０】
（第四の実施の形態）
以下、第四の実施の形態について説明する。使用する電子安定器の回路構成については、図８と同様である。この実施の形態では、無負荷時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作が第一の実施の形態とは異なり、図１６に示すように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のオン幅ｔ１とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５のオン幅ｔ２とがアンバランス（ｔ１≠ｔ２）となるように制御している。このように制御すると、放電ランプＬａへの印加電圧Ｖｌａは図１６に示すように、正負の振幅がアンバランスな共振電圧となることから、正の振幅のピークで放電ランプＬａが始動しやすくなる。つまり、共振電圧のピーク−ピーク値が図９と同じであっても、図１６のように正負の振幅がアンバランスな共振電圧とすることで、放電ランプＬａが絶縁破壊しやすくなるという第１の効果がある。
また、図１７に示すように、絶縁破壊の直後から電極間に直流電流を流すことができるという第２の効果がある。
【０１１１】
第一の実施の形態では、図９に示すような始動時の高周波動作から図１１に示すような安定点灯時の低周波矩形波動作に切り替えるまでの間は、放電灯Ｌａに直流電流を流せないが、本実施の形態では、図１７に示すように、始動時に印加される高周波高電圧を正負の振幅がアンバランスな電圧としておくことで、ランプ始動の直後から電極間に直流のランプ電流Ｉｌａを流し始めることができ、これによりグロー放電からアーク放電への移行に必要なエネルギーを注入し、スムーズにアーク放電に移行させることができる。
【０１１２】
（第五の実施の形態）
図１８に第五の実施の形態の動作波形を示す。使用する電子安定器の回路構成については、図８と同様である。この実施の形態では、無負荷時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作は第一の実施の形態の図９と同様であり、これをＡ期間とする。また、定常点灯時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作は第一の実施の形態の図１１と同様であり、これをＣ期間とする。本実施の形態では、Ａ期間とＣ期間の間に、第四の実施の形態の図１７の動作を介在させており、これをＢ期間とする。
【０１１３】
本実施の形態では、無負荷時の高周波動作の期間Ａと定常点灯時の低周波矩形波動作の期間Ｃの間に、高周波電流と直流電流が重畳して流れる期間Ｂを設けたことで、スムーズに動作を切り替えることができる利点がある。各期間の切替はタイマーにより切り替えても良いし、放電ランプの状態を検出して切り替えても良い。
【０１１４】
（第六の実施の形態）
図１９に第六の実施の形態の動作波形を示す。この実施の形態では、第五の実施の形態のＢ期間において高周波動作の代りにランプに直流電流を流すようにしたものである。
【０１１５】
本実施の形態では、ランプ始動直後の放電が不安定な期間にランプに流れる電流が極性反転する際に立消えするのを回避できる効果が得られる。
【０１１６】
（第七の実施の形態）
図２０に第七の実施の形態の回路構成を示す。図８に示した基本構成において、降圧チョッパ回路を省略した点が異なる。降圧チョッパ回路の機能は、極性反転回路のフルブリッジ回路を構成する片側のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を高周波動作させることにより実現している。
【０１１７】
図２１に定常点灯時の動作波形を示す。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４については、図１１と同様に数１０〜数１００Ｈｚの低周波で交互にオン・オフするように動作する。一方、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６については、降圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ２の機能を兼用するべく、交互に高周波でオン・オフ動作する。スイッチング素子Ｑ３がオンの期間では、スイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフすることで、インダクタＬ２を限流要素とし、ダイオードＤ５を回生用ダイオードとする降圧チョッパ回路として動作する。また、スイッチング素子Ｑ４がオンの期間では、スイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフすることで、インダクタＬ２を限流要素とし、ダイオードＤ６を回生用ダイオードとする降圧チョッパ回路として動作する。
【０１１８】
なお、始動時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作については、図９の波形図と同様である。始動時にはコンデンサＣ１の電圧を降圧する必要は無いから、降圧チョッパ回路の機能は不要である。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が高周波で交互にオン・オフすることでインダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路には、昇圧チョッパ回路の出力コンデンサＣ１の電圧が断続的に印加される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のスイッチング周波数を、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路の共振周波数（又はその整数倍又は整数分の１）の近傍に設定する（あるいはその周波数近傍で変化させる）ことにより、インダクタＬ３とコンデンサＣ３の接続点には共振作用により高電圧が発生し、放電ランプ１を絶縁破壊することができる。
【０１１９】
（第八の実施の形態）
図２２に第八の実施の形態の回路構成を示す。図２０において、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をそれぞれコンデンサＣ５，Ｃ６に置き換えて、ハーフブリッジ型の極性反転回路としたものであり、出力電圧がフルブリッジ型に比べて約半分に低下する代わりに、片側のドライバＩＣ４６とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を省略でき、回路構成を単純化できる利点がある。なお、直流電源回路部４０を昇降圧チョッパ回路または降圧チョッパ回路またはその他のＡＣ−ＤＣコンバータで構成しても良い。
【０１２０】
なお、上記各実施の形態では、第一の螺旋状部分１９ａが第一の細管部１７ａ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第二の細管部１７ｂ側に位置している第二の電極部２５ｂと電気的に接続されている場合について説明したが、近接導体１９の取付け方が逆の場合、すなわち第一の螺旋状部分１９ａが第二の細管部１７ｂ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第一の細管部１７ａ側に位置している第一の電極部２５ａと電気的に接続されている場合についても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２１】
また、上記各実施の形態では、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプを用いた場合について説明したが、これに限らず例えば７０Ｗ〜３００Ｗのメタルハライドランプを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２２】
図７は本発明の照明システムを天井用照明装置に適用した構成例を示している。この照明装置では、天井３０に組み込まれた傘状の反射灯具３１とこの反射灯具３１の底部に取り付けられた板状のベース部３２と反射灯具３１内に底部に設けられたソケット部３３とを有する照明器具３４と、この照明器具３４内のソケット部３３に取付けられた本発明の第一の実施の形態に係る定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と、ベース部３２の反射灯具３１から離間した位置に取り付けられた電子安定器３５とを備えている。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は再始動特性を大幅に改善する必要がある照明システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに用いるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】図１に示すメタルハライドランプにおける発光管の正面図
【図３】図２に示す発光管の正面断面図
【図４】水銀の封入量（ｍｇ／ｃｍ3 ）と平均再始動時間（分）との関係を示す図
【図５】本発明の第三の実施の形態に係る照明システムに用いるメタルハライドランプにおける発光管の要部拡大断面図
【図６】図５に示すメタルハライドランプにおける発光管の正面図
【図７】本発明の照明システムを用いた照明装置の一部切欠正面図
【図８】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの回路図
【図９】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの始動時の動作波形図
【図１０】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの動作波形図
【図１１】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの点灯時の動作波形図
【図１２】比較例の照明システムに用いる電子安定器Ｂの回路図
【図１３】比較例の照明システムに用いる電子安定器Ｂの動作波形図
【図１４】比較例の照明システムに用いる電子安定器Ｂのイグナイタ回路の動作波形図
【図１５】本発明の第二の実施の形態に係る照明システムの要部構成を示す回路図
【図１６】本発明の第四の実施の形態の無負荷時の動作説明のための波形図
【図１７】本発明の第四の実施の形態のランプ始動時の動作説明のための波形図
【図１８】本発明の第五の実施の形態の動作説明のための波形図
【図１９】本発明の第六の実施の形態の動作説明のための波形図
【図２０】本発明の第七の実施の形態の共振始動型電子安定器の回路図
【図２１】図２０の電子安定器の安定点灯時の動作説明のための波形図
【図２２】本発明の第八の実施の形態の共振始動型電子安定器の回路図
【符号の説明】
【０１２５】
１ メタルハライドランプ
２ 外管
３ 発光管
４ 口金
５ フレア
６，７ ステム線
８ 電力供給線
９，１０ 外部リード線
１１ アイレット部
１２ シェル部
１３ バリウムゲッター
１４ 円筒部
１５ 半球状部
１６ 本管部
１７ａ 第一の細管部
１７ｂ 第二の細管部
１８ 外囲器
１９ 近接導体
１９ａ 第一の螺旋状部分
２０ 抵抗体
２１ 第一の電極導入体
２２ 第二の電極導入体
２３ 隙間
２４ ガラスフリット
２５ａ 第一の電極部
２５ｂ 第二の電極部
２６ａ，２６ｂ 内部リード線
２７ａ，２７ｂ 電極軸部
２８ａ，２８ｂ コイル
２９ａ，２９ｂ 電極コイル部
３０ 天井
３１ 反射灯具
３２ ベース部
３３ ソケット部
３４ 照明器具
３５ 電子安定器
４０ 直流電源回路部
４２ 電子点灯回路部
４７ 共振始動型イグナイタ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタルハライドランプを用いた照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば店舗やスポーツ競技場等の屋内および屋外の照明用として用いられているメタルハライドランプ、特に発光管の外囲器を構成している材料が透光性セラミックからなるメタルハライドランプ（以下、「セラミックメタルハライドランプ」という）において、初始動および再始動に要する時間を短縮することが望まれている。
【０００３】
特にセラミックメタルハライドランプが再始動状態においては、ランプの発光管内部の蒸気圧が上昇したことにより、発光管内部の電極間での絶縁破壊電圧が初始動に比較して非常に大きくなる。そのため、ランプを再始動させるためには発光管の温度が低下し、内部の蒸気圧が下がらなければならず、結果として初始動に要する時間と比較して大幅に長い時間を要している。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１によれば、初始動に要する絶縁破壊電圧を低減できるだけでなく、再始動に要する時間をも短縮できる手段が提案されている。詳しくは、ランプ内部において、近接導体の端部を発光管の細管部に巻き付けることにより、始動時、近接導体が細管部を介して電極導入体と容量結合し、細管部と電極導入体との間に形成された隙間内で絶縁破壊が起きて初期電子を発生させることができる。また、その絶縁破壊によって紫外線が発生し、その紫外線放射に起因して本管部内に存在する分子が励起されることによっても初期電子を発生させることができる。そして、これらの初期電子によって電極間で電子なだれが起こり放電が始まる。このようにして電極間での絶縁破壊が促進され、一例によれば、再始動に要する時間が１０分以上であったランプも５分以内に短縮することができたとされている。
【０００５】
しかし、前述のように発光管の細管部に始動補助用の近接導体を配置することによって再始動特性は改善されつつあるものの、再始動時間に５分もかかると依然として不具合が生じた。例えば、従来のセラミックメタルハライドランプを使用しているある施設では、不意の停電が発生した際、主たるランプであるセラミックメタルハライドランプが再始動するまでの間、安全性に関わる不測の事態の発生に備えて補助的に付設したハロゲン電球等を安全灯として点灯させている例がある。
【０００６】
そこで、市場からはセラミックメタルハライドランプが再始動状態においても、初始動と同等の始動特性を持つことが望まれている。その要望を実現するための照明システムとして、例えば瞬時再始動装置を搭載した照明システムが存在する。この瞬時再始動装置は、再始動状態のランプの電極間に数十ｋＶの高パルス電圧を印加し、電極間の絶縁破壊を引き起こすことでランプの放電を初始動時と同等の数秒で開始させるものである。
【０００７】
しかし、前記のような瞬時再始動装置の構成では、ランプ内部における発光管外での電極間の絶縁性能や、ランプソケットの異極間での絶縁性能に代表される照明システム内部の絶縁性能が、再始動時に印加される高パルス電圧よりも高くなければならないためシステムとして非常に制約が多くなり、また安全面も懸念されるため市場で広く用いられる照明システムとはなりえていない。
【０００８】
ところで、前述のセラミックメタルハライドランプでは、安定点灯時のランプ電圧が９０Ｖ前後になるように緩衝ガスとしての水銀が通常１０ｍｇ／ｃｍ3 以上封入されている。
【０００９】
なお、近時、セラミックメタルハライドランプにおいて、発光効率の高効率化を図るために、発光管内にヨウ化セリウム（ＣｅＩ3 ）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とを封入し、発光管の形状を細長くしたもの（発光管の内径をｒ1 、電極間の距離をＬとしたとき、Ｌ／ｒ1 ＞５）が提案されている（例えば特許文献２参照）。このセラミックメタルハライドランプでは１１１〜１７７ＬＰＷ（＝ｌｍ／Ｗ）という極めて高い発光効率が得られるとされている。しかも、このセラミックメタルハライドランプでは、発光管の形状が細長いために封入する水銀量が通常より少量、例えば定格ランプ電力１５０Ｗの場合で０．７ｍｇ（比率にして１．６ｍｇ／ｃｍ3 ）でも８０Ｖ〜１００Ｖのランプ電圧を得ることができ、環境にやさしいという利点も有している。
【特許文献１】特開平１０−２９４０８５号公報
【特許文献２】特表２０００−５０１５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
以上のように従来のセラミックメタルハライドランプを用いた照明システムにおいて、ランプの初始動に要する時間と再始動に要する時間の差は大きく乖離していた。また、その時間差を縮めるためには数倍〜数十倍の高パルス電圧をランプの電極間に印加する必要があり、照明システムとして非常に制約が大きくなっていた。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決しようとするものであり、初始動時と再始動時に要する時間差を大幅に短縮し、かつ再始動時にランプの電極間に印加するパルス電圧値を大幅に低減できるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の照明システムに用いるメタルハライドランプは、本管部１６とこの本管部１６の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとを有する透光性セラミックからなる外囲器１８と、先端部に第一の電極部２５ａが形成された第一の電極導入体２１と、先端部に第二の電極部２５ｂが形成された第二の電極導入体２２とを有する発光管３を備え、前記第一の電極導入体２１は前記第一の電極部２５ａの先端部が前記本管部１６内に位置するように前記第一の細管部１７ａ内に挿入されるとともに、前記第一の細管部１７ａの端部のうちの前記本管部１６と反対側の端部で封着され、前記第二の電極導入体２２は前記第二の電極部２５ｂの先端部が前記本管部１６内に位置するように前記第二の細管部１７ｂ内に挿入されるとともに、前記第二の細管部１７ｂの端部のうちの前記本管部１６と反対側の端部で封着され、かつ前記各細管部１７ａ，１７ｂと前記各電極導入体２１，２２との間には隙間がそれぞれ形成されており、前記発光管３の外面には近接導体１９が設置され、かつ前記第一の細管部１７ａのうち、前記本管部１６側の端部に前記近接導体１９の一部が少なくとも２ターン以上螺旋状に巻き付けられているとともに、前記近接導体１９は前記第二の電極部２５ｂと電気的に接続されており、前記発光管３内の水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下であるという構成を有している。
【００１３】
特に、前記本管部１６の所定の領域において、前記近接導体１９は前記本管部１６の外面にその領域全体に亘って０．５ターン以上螺旋状に巻き付けられていることが好ましい。
【００１４】
ただし、前記本管部１６の所定の領域とは、次の第二の平面Ｑと第三の平面Ｒとで挟まれた領域である。第二の平面Ｑは、前記第一の電極部２５ａの先端を含み、かつ前記発光管３の長手方向の中心軸に対して垂直な第一の平面Ｐに平行で、かつこの第一の平面Ｐに対して前記第二の電極部２５ｂ側へ５ｍｍの間隔を有する平面である。第三の平面Ｒは、前記発光管３を前記中心軸を含む平面で切断した切断面（図５参照）において、前記第一の細管部１７ａの端のうち、前記本管部１６とは反対側の端から前記本管部１６側に向かって延びる前記第一の細管部１７ａの内面の直線部が別の直線へとまたは曲線へと変化する変化点Ａを含み、かつ前記発光管３の長手方向の中心軸に対して垂直な平面である。
【００１５】
また、本発明の照明システムは、上記したメタルハライドランプ１が照明器具に組み込まれているものであり、メタルハライドランプ１の放電を開始させるためのイグナイタ回路は、インダクタＬ３とキャパシタＣ３で構成される共振回路を備え、前記共振回路はある周波数で交番する電力が供給された際に回路内に高電圧を発生させ、前記イグナイタ回路は前記共振回路内に発生した高電圧を前記メタルハライドランプ１に印加して発光管３内の電極間に絶縁破壊を引き起こし、放電を開始させるものである。また、ランプの電極間での放電を維持するための点灯回路は、ランプが電極間で絶縁破壊を起こした後に、ランプ電圧がある電圧以上の状態において、ある一定値以上の実効値を持つ電流を所定期間ランプに供給し電極間での安定したアーク放電を実現する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、メタルハライドランプが再始動状態においても始動に要する時間が初始動と略同等である照明システムを提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第一の実施の形態）
本発明の第一の実施の形態に係る照明システムにおいて用いられるメタルハライドランプの一例を図１に示す。
【００１８】
定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ（セラミックメタルハライドランプ）１は、全長Ｔ1 が１７５ｍｍ〜１８５ｍｍ、例えば１８０ｍｍであり、外管２と、この外管２内に配置された発光管３と、外管２の端部に固着されたねじ込み式（Ｅ形）の口金４とを備えている。
なお、発光管３の長手方向の中心軸（図１中、Ｘで示す）は外管２の長手方向の中心軸（図１中、Ｙで示す）と略一致している。
【００１９】
外管２は、外径Ｒ1 が２５ｍｍ〜５５ｍｍ、例えば４０ｍｍの略円筒状の例えば硬質ガラス等からなり、一端部が半球状に閉塞され、かつ他端部に例えばホウケイ酸ガラスからなるフレア５が封着されている。
【００２０】
また、外管２内（発光管３が配置された密閉の空間内）は、３００Ｋでの気圧が１×１０1 Ｐａ以下、例えば１×１０-1Ｐａの真空状態になっている。このように外管２内の真空度を３００Ｋで１×１０1 Ｐａ以下に規定することにより、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されるのを抑制することができるので、熱ロスによって発光効率が低下するのを防止することができる。一方、外管２内の真空度が３００Ｋで１×１０1 Ｐａを超える場合、発光管３の熱がその空間内のガスを介して外管２に伝わり、外部へ放出されやすくなるので、熱ロスによって発光効率が低下するおそれがある。
【００２１】
フレア５には、例えばニッケルまたは軟鋼からなる二本のステム線６，７の一部がそれぞれ封止されている。二本のステム線６，７の一端部はそれぞれ外管２内に引き込まれており、そのうちの一方のステム線６は電力供給線８を介して発光管３から導出した後述の二本の外部リード線９，１０のうちの一方に、他方のステム線７は直接、残る外部リード線１０にそれぞれ電気的に接続されている。発光管３は、これら二本のステム線６，７および電力供給線８によって外管２内で支持されている。また、一方のステム線６の他端部は口金４のアイレット部１１に、他方のステム線７の他端部は口金４のシェル部１２にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
ステム線６，７は、複数の金属線をそれぞれ溶接して一体化された一本の金属線からなる。
【００２３】
電力供給線８は、フレア５の近傍から外管２の閉塞部側まで外管２の内面形状に沿って直線状に延びた後、外管２の閉塞部の内面形状に沿って略半円状に曲げられ、さらに外部リード線９と略直角に交差するように外管２の長手方向の中心軸Ｙへ向かって折り曲げられ、真っ直ぐ延びている。また、電力供給線８のうち、外管２の閉塞部側に位置する部分には、バリウムゲッター１３が取り付けられている。
【００２４】
発光管３は、図２に示すように、その全長Ｔ2 （後述する本管部１６、第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとを合わせた長さ）が６０ｍｍ〜８５ｍｍ、例えば７１ｍｍである。また、発光管３は、外径Ｒ2 が４．５ｍｍ〜８．０ｍｍ、例えば６．４ｍｍであって、内径ｒ1 （図３参照）が２．５ｍｍ〜６．０ｍｍ、例えば４．０ｍｍの円筒部１４とこの円筒部１４の両端部に連接されている半球状部１５とからなる本管部１６と、半球状部１５に連接された外径Ｒ3 が２．５ｍｍ〜４．０ｍｍ、例えば３．２ｍｍであって、内径ｒ2 （図３参照）が０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ、例えば１．０ｍｍの第一の細管部１７ａおよび第二の細管部１７ｂとからなる多結晶アルミナ製の外囲器１８を有している。外囲器１８の内容積（各細管部１７ａ，１７ｂを除く）は０．１６ｃｍ3 〜０．８５ｃｍ3 、例えば０．４３５ｃｍ3 である。
【００２５】
ここで、発光管３は、発光管３の最大内径、つまり円筒部１４の内径をｒ1 （ｍｍ）、後述する第一の電極部２５ａと第二の電極部２５ｂとの間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／ｒ1 ≧２．０なる関係式を満たす。つまり、この発光管３は、Ｌ／ｒ1 が従来のメタルハライドランプの発光管におけるＬ／ｒ1 （例えば０．５〜１．２）に比して大きく、細長い形状を有することを意味している。その結果、発光管３内に封入する水銀量が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下という少ない量であっても、安定点灯時、８０Ｖ〜１００Ｖのランプ電圧を得ることができる。
【００２６】
また、後述するように近接導体１９の一部を発光管３の外面のうち、電極導入体が位置する部分に設置した場合、上記したとおり発光管３の形状を細長くすることにより、近接導体１９と第一の電極導入体２１（または第二の電極導入体２２）との間の距離を短くすることができるので、その近接導体１９と第一の電極導入体２１（または第二の電極導入体２２）との間での絶縁破壊が起きやすくなり、再始動特性の向上に寄与することができると考えられる。
【００２７】
なお、発光管３の外囲器１８を構成する材料としては、多結晶アルミナ以外にイットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）、窒化アルミニウム、イットリア、またはジルコニア等の透光性セラミックを用いることができる。また、外囲器１８として、図２に示した例のように外囲器１８を構成する各部分はそれぞれ一体成形され、繋ぎ目がないものを用いたが、例えば本管部１６の半球状部１５に、別工程で成型された各細管部１７ａ，１７ｂを焼きばめることによって各部材を一体化させたものを用いてもよい。
【００２８】
また、発光管３内には、発光物質としての例えばヨウ化プラセオジウム（ＰｒＩ3 ）とヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）とからなる金属ハロゲン化物、緩衝ガスとしての水銀、および始動補助ガスとしてのキセノンガス（Ｘｅ）がそれぞれ封入されている。金属ハロゲン化物は、総量で５．５〜１９ｍｇ、例えば９ｍｇであり、各成分のモル比が例えば１：８となるように封入されている。水銀は、２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下になるように封入されている。もちろん、水銀の封入量は２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下の範囲において、点灯時、所望のランプ電圧が得られるように適宜調整されるが、場合によっては封入物を調整するなどして公知の手段を用いて無水銀（０．０ｍｇ／ｃｍ3 ）としてもよい。無水銀としない場合、例えば９０Ｖのランプ電圧を得るために、水銀の封入量は少なくとも０．８ｍｇ／ｃｍ3 以上封入されることが好ましい。キセノンガスは、３００Ｋで２５ｋＰａとなるように封入されている。
【００２９】
なお、発光物質としては、ヨウ化プラセオジウムとヨウ化ナトリウムとの組み合わせに代えて、ヨウ化セリウム（ＣｅＩ3 ）とヨウ化ナトリウムとを組み合わせたものや、高演色タイプのセラミックメタルハライドランプによく用いられているヨウ化ディスプロシウム（ＤｙＩ3 ）、ヨウ化ツリウム（ＴｍＩ3 ）、ヨウ化ホルミウム（ＨｏＩ3 ）等の希土類金属のヨウ化物とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）およびヨウ化ナトリウムとを組み合わせたもの等、所望の色特性に応じて公知の種々の金属ヨウ化物を用いることができる。もっとも、ヨウ化物の全部または一部を臭化物に代えて用いることもできる。始動補助ガスとしては、キセノンガスに代えて、アルゴンガス（Ａｒ）やクリプトンガス（Ｋｒ）、またはこれらの混合ガスを用いることができる。
【００３０】
また、発光管３の外面には、例えば０．２ｍｍのモリブデン線からなる始動補助用の近接導体１９が接触するように配置されている。近接導体１９は、一方の電極部、例えば第二の電極部２５ｂに電気的に接続されて発光管３の外面に設置されていればよく、公知の種々の取り付け方が適用できると考えられる。つまり、発光管３の外面に対する近接導体１９の設置位置は、始動を補助するという機能が発揮されるように適宜決定すればよい。例えば、近接導体１９の一端部を第二の電極部２５ｂに電気的に接続するために外部リード線９に電気的に、かつ機械的に接続し、その近接導体１９の残部を第一の細管部１７ａに向かって延ばし、本管部１６の表面に直線的に伸ばした状態でまたは巻き付けるようにして接触させてもよい。
【００３１】
もっとも、近接導体１９が第二の電極部２５ｂに電気的に接続されている場合、近接導体１９の他端部は、第一の細管部１７ａのうち、第一の細管部１７ａと第一の電極導入体２１との間に隙間が形成されている領域に巻き付けられていることが好ましい。逆に、近接導体１９が第一の電極部２５ａに電気的に接続されている場合、近接導体１９の他端部は、第二の細管部１７ｂのうち、第二の細管部１７ｂと第二の電極導入体２２との間に隙間が形成されている領域に巻き付けられていることが好ましい。
【００３２】
これにより、始動時および再始動時、近接導体１９が第一の細管部１７ａ（第二の細管部１７ｂ）を介して第一の電極導入体２１（第二の電極導入体２２）と容量結合し、近接導体１９と第一の電極導入体２１（第二の電極導入体２２）との間であって、かつ第一の細管部１７ａ（第二の細管部１７ｂ）内において低いパルス電圧であっても微小放電が起こり初期電子等を発生させることができるので、始動特性を向上させることができる。
【００３３】
さらに、近接導体１９のうち、第一の細管部１７ａ（第二の細管部１７ｂ）に巻き付けられている部分のターン数を少なくとも２ターン以上とすることが好ましい。これにより、再始動時において、第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で発生する微小放電の強度を高めることができるとともに、微小放電が発生する領域を拡大することができるので、本管部１６内に供給される初期電子の数や紫外線の放射量を増大させることができる。
【００３４】
具体的には図２に示すように、近接導体１９は、まず第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端部に少なくとも２ターン以上（図２に示す例では第一の細管部１７ａの外面のうち、本管部１６側の端から２ｍｍまでの領域全体に亘って２ターン）密着させて螺旋状に巻き付けられた後、本管部１６を縦断するように発光管３の長手方向に沿わせて、つまり本管部１６に対してほとんど巻き付けられることなく本管部１６の外面に密着させて配置され、さらに第二の細管部１７ｂの外面のうち、本管部１６側の端部に０．８ターンほど螺旋状に巻き付けられ、最終的に抵抗体２０を介して外部リード線９に電気的に接続されている。したがって、この近接導体１９は、後述する第二の電極部２５ｂ（電極導入体２２）と同電位となる。
【００３５】
また、近接導体１９のうち、第一の細管部１７ａに巻き付けられている第一の螺旋状部分１９ａは、この近接導体１９とは異極となる後述する第一の電極部２５ａに近接されている。このとき、第一の螺旋状部分１９ａにおいて、少なくとも隣接するターン同士が接触していなければ問題ないが、つまり巻きピッチが１００％でなければ問題ないが、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が変化し、隣接するターン同士が接触するのを確実に防止するために、巻きピッチは１５０％以上であることが好ましい。巻きピッチが１５０％未満では、点灯と消灯とのヒートサイクルによってその形状が徐々に変化していき、隣接するターン同士が接触するおそれがある。しかし、巻きピッチが大きすぎると、第一の螺旋状部分１９ａを第一の細管部１７ａのうち、本管部１６側の端部に局所的に配置することができなくなる。そこで、その巻きピッチは１０００％以下であることが好ましい。
【００３６】
ただし、「巻きピッチ」とは、近接導体１９であるモリブデン線の線径（直径）に対して、コイルの各ターンのうちの隣接する一対のターンの中心間の距離の比率を％で表わした値である。したがって、巻きピッチが１００％とは隣接するターン同士が接触していることを表わしている。もっとも、上記した例では、モリブデン線は裸線を用いているので、隣接するターン同士が接触しないようにしているが、このモリブデン線を公知の絶縁部材で被覆していれば、隣接するターン同士が接触していてもよい。
【００３７】
また、図２に示す例において、近接導体１９の一部を第二の細管部１７ｂに巻き付けているのは、近接導体１９が発光管３に対して外れないように密着させつつ保持するためである。したがって、再始動特性の観点からは近接導体１９を第二の細管部１７ｂに必ずしも巻き付ける必要はないが、確実に保持するという観点からは複数ターン巻き付けた方がよい。
【００３８】
また、近接導体１９は、上述したとおり実質的に本管部１６に対してほとんど巻き付けられていないが、つまり意図的に巻き付けられているのではないが、実際には第一の細管部１７ａに巻き付けられた後、近接導体１９に特別な加工を施すことなく第二の細管部１７ｂに巻き付けるために本管部１６全体に亘って０．１ターンほど巻き付けられることになる。
【００３９】
ここで、近接導体１９として使用しているモリブデン線の線径は、螺旋形状に加工しやすく、しかもその螺旋形状を安定的に保つとともに、線の陰によって光束が低下したり配光特性が悪化したりするのを抑えるために、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍからなることが好ましい。その線径が０．１ｍｍ未満では、螺旋形状に加工しにくく、その形状を安定させることができないおそれがある。逆に、その線径が０．３ｍｍを越えると、点灯時、近接導体１９の線の影が目視でも顕著に現れ始め、光束が低下したり配光特性が悪化したりするおそれがある。
【００４０】
なお、近接導体１９の材質としては、モリブデン以外にタングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）またはこれらの合金等も用いることができる。
【００４１】
また、ここで言う「密着」とは、厳密な意味で言う近接導体１９が発光管３の外面に完全に密着している場合はもちろんのこと、近接導体１９が発光管３の外面に対して部分的に、かつ不可避的に浮き上がってしまっている場合も含むものとする。
【００４２】
ここで、始動時および再始動時における近接導体１９の機能について説明する。
近接導体１９の第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、その反対側の端部が外部リード線９に電気的に接続されているために第二の電極部２５ｂと同電位になるので、第一の電極部２５ａに対しては異極となる。また、第一の細管部１７ａの構成材料である多結晶アルミナは誘電体としても機能する。したがって、近接導体１９のうちの第一の螺旋状部分１９ａは、始動時および再始動時において、第一の細管部１７ａを介して第一の電極導入体２１と容量結合する。つまり、近接導体１９が例えばプラスのとき、電極軸部２７ａやコイル２８ａはマイナスであり、第一の細管部１７ａの外面側にはマイナス電荷が帯電し、その反対側の第一の細管部１７ａの内面側にはプラス電荷が帯電する。その結果、始動時および再始動時において、まず第一の細管部１７ａの内面と電極軸部２７ａやコイル２８ａとの間に形成された隙間で絶縁破壊が起きて微小放電が発生する。それによって初期電子が発生したり紫外線が放射されたりする。また、この紫外線放射に起因して本管部１６内に存在する分子が励起されることによっても初期電子が発生する。
【００４３】
一方、近接導体１９のうち、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部に位置する部分も、その本管部１６を介して第一の電極部２５ａと容量結合している。したがって、本管部１６の第一の細管部１７ａ側の端部内において、前記初期電子によって近接導体１９と第一の電極部２５ａとの間でその本管部１６を介して絶縁破壊が誘発され、アーク放電が発生する。これによって各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が促進され、ランプが再始動状態においても短時間で始動させることができる。
【００４４】
抵抗体２０は、ランプの不点時に近接導体１９とこれと異極の部材、例えば外部リード線１０との間で異常放電が起きるのを防止するためのものであり、その抵抗値として１０ｋΩ〜１００ｋΩ、例えば２０ｋΩに設定されている。
【００４５】
図３に示すように、第一の細管部１７ａ内には第一の電極導入体２１が、第二の細管部１７ｂ内には第二の電極導入体２２がそれぞれ挿入されている。これら各電極導入体２１，２２は、本管部１６とは反対側の端部において各々の細管部１７ａ，１７ｂと各々の電極導入体２１，２２との間の隙間２３に流し込まれたガラスフリット２４によってそれぞれ封着されている。
【００４６】
第一の電極導入体２１は、先端部に形成された第一の電極部２５ａと、一端部がこの電極部２５ａに接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９ｍｍの内部リード線２６ａと、一端部がこの内部リード線２６ａに接続された例えばニオビウムからなる外部リード線１０と、第一の電極部２５ａのうち後述する電極軸部２７ａの一部に巻き付けられた線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなるコイル２８ａとを有している。
【００４７】
一方、同様に第二の電極導入体２２も、先端部に形成された第二の電極部２５ｂと、一端部がこの電極部２５ｂに接続された例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）とモリブデン（Ｍｏ）とを焼結した導電性サーメットからなる直径が例えば０．９ｍｍの内部リード線２６ｂと、一端部がこの内部リード線２６ｂに接続された例えばニオビウムからなる外部リード線９と、第二の電極部２５ｂのうち後述する電極軸部２７ｂの一部に巻き付けられた線径が例えば０．２ｍｍのモリブデンからなるコイル２８ｂとを有している。
【００４８】
したがって、各細管部１７ａ，１７ｂの内径ｒ2 が例えば１．０ｍｍの場合、各電極導入体２１，２２の最大外径（コイル２８ａ，２８ｂを含む）は０．９ｍｍとなるので、各々の細管部１７ａ，１７ｂと電極導入体２１，２２との間には、平均で０．１ｍｍの隙間が形成されることになる。この隙間の大きさは、各電極導入体２１，２２をそれぞれの細管部１７ａ，１７ｂに挿入する際、裕度を持って挿入することを可能とする。もっとも、プロセス上、各電極導入体２１，２２はそれぞれの細管部１７ａ，１７ｂの長手方向の中心軸（中心軸Ｘと同一軸上にある）に対して偏心した位置で封着されていることが多い。
【００４９】
各電極部２５ａ，２５ｂは、直径が例えば０．５ｍｍのタングステンからなる電極軸部２７ａ，２７ｂとこの電極軸部２７ａ，２７ｂの先端部に取り付けられた電極コイル部２９ａ，２９ｂとを有している。これら二つの電極部２５ａ，２５ｂは先端同士が互いに略対向するような状態になっている。これら電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌは２４ｍｍ〜４０ｍｍ、例えば３２ｍｍに設定されている。
【００５０】
ここで、各電極部２５ａ，２５ｂ間の距離Ｌが長すぎると、ランプ電圧が等しい場合、電界が弱まるので、初期電子を十分に加速させることができず、その結果、初期電子が水銀原子と衝突して二次電子を放出するのに必要なエネルギーが得られなくなり、前記電離過程を十分に促進することができなくなるおそれがある。したがって、前記距離Ｌ（ｍｍ）は定格電力とは無関係にＬ≦５５なる関係式を満たすことが好ましい。
【００５１】
内部リード線２６ａ，２６ｂの端部のうち、電極軸部２７ａ，２７ｂとは反対側の端部は、各々の細管部１７ａ，１７ｂの端部から外部に導出しており、上述したとおりそれぞれ外部リード線１０，９を介してステム線７または電力供給線８に電気的に接続されている。
【００５２】
コイル２８ａ，２８ｂは、各細管部１７ａ，１７ｂと電極軸部２７ａ，２７ｂとの間に形成される隙間を極力埋めて、その隙間に液状の金属ハロゲン化物が沈み込むのを抑制している。
【００５３】
なお、電極導入体２１，２２として、タングステンからなる電極部２５ａ，２５ｂ、導電性サーメットからなる内部リード線２６ａ，２６ｂ、ニオビウムからなる外部リード線１０，９およびモリブデンからなるコイル２８ａ，２８ｂから構成されたもの以外に、その材質や構造において既知の電極導入体を用いることができる。
【００５４】
次に、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに搭載された共振型始動方式のイグナイタ回路を有する電子安定器Ａを図８に示す。上記したメタルハライドランプ１（以下、単に「ランプ１」という）はこの電子安定器Ａによって、再始動状態においてより短時間で電極間に絶縁破壊が引き起こされ始動する。
【００５５】
この電子安定器Ａは、商用交流電源ＡＣに接続された直流電源回路部４０と、直流電源回路部４０の出力を受けてランプ１を始動点灯させる電子点灯回路部４２を備えている。直流電源回路部４０は、単純な整流平滑回路であっても良いが、ここでは全波整流器ＤＢとインダクタＬ１、ダイオードＤ１、平滑用コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１よりなる昇圧チョッパ回路を用いている。昇圧チョッパ回路の動作は周知であり、スイッチング素子Ｑ１が高周波でオン・オフすることで、全波整流器ＤＢの出力電圧のピーク値よりも高い直流電圧が平滑用コンデンサＣ１に充電される。制御回路４１は平滑用コンデンサＣ１が所定の電圧に充電されるようにスイッチング素子Ｑ１をオン・オフ制御する。
【００５６】
電子点灯回路部４２は、スイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ２よりなる降圧チョッパ回路と、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６及びダイオードＤ３〜Ｄ６よりなる極性反転回路、並びにインダクタＬ３とコンデンサＣ３よりなるＬＣ直列共振回路と負荷としての放電ランプ１を備えている。
【００５７】
降圧チョッパ回路の動作は周知であり、高周波でオン・オフするスイッチング素子Ｑ２のオン幅を制御することで、入力電圧を降圧した任意の直流電圧がコンデンサＣ２に得られるように動作する。降圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ２は、制御回路４３からの制御信号により駆動回路４４を介してオン・オフ制御され、ランプ１の状態に応じて、コンデンサＣ２の電圧が適正電圧となるようにスイッチング素子Ｑ２のオン幅を制御する。
【００５８】
極性反転回路は、コンデンサＣ２の両端に並列接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路を備えており、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフの状態と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンの状態とが切り替わることで、出力電圧極性を反転可能となっている。各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６にはそれぞれダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６が逆並列接続されている。スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、逆並列ダイオードは省略できる。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は制御回路４３の出力によりドライバＩＣ４５を介してオン・オフ駆動される。また、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は制御回路４３の出力によりドライバＩＣ４６を介してオン・オフ駆動される。ドライバＩＣ４５，４６は、例えばＩＲ社製ＩＲ２３０８よりなる。
【００５９】
極性反転回路のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点の間には、インダクタＬ３を介してランプ１が接続されている。インダクタＬ３の一端はスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点に接続されており、他端はコンデンサＣ３を介してグランドに接続されている。インダクタＬ３とコンデンサＣ３は、ＬＣ直列共振回路を構成しており、ランプ１の始動時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をインダクタＬ３とコンデンサＣ３の共振周波数（又はその整数倍又は整数分の１）近傍のスイッチング周波数でオン・オフ駆動することにより、インダクタＬ３とコンデンサＣ３の接続点（つまり、ランプ１の一端）に高電圧の共振電圧が印加される。これにより、ランプ１は絶縁破壊されて、ランプ電流が流れ始める。その後、制御回路４３は極性反転回路の動作を低周波矩形波動作に切り替える。
【００６０】
図９に始動時の動作波形、図１０に始動時から安定点灯時までの動作波形、図１１に安定点灯時の動作波形を示す。
【００６１】
始動時には、図９に示すように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が高周波、それもインダクタＬ３とコンデンサＣ３よりなるＬＣ直列共振回路の共振周波数（又はその整数倍又は整数分の１）の周波数近傍で交互にオン・オフ動作しており、これによりランプ１の両端電圧Ｖｌａは高周波の高電圧となる。
【００６２】
ここで、コンデンサＣ３の値（Ｃ３）とインダクタＬ３の値（Ｌ３）及びスイッチング素子の動作周波数ｆとの関係を次式で表す。
（２ｎ＋１）・ｆ≒１／（２π√（Ｌ３・Ｃ３））＝ｆ０
（ｎ：整数）
【００６３】
すなわち、コンデンサＣ３とインダクタＬ３による共振周波数ｆ０がスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング周波数ｆの（２ｎ＋１）倍近傍であれば図９のようにランプ１の両端電圧Ｖｌａとして高圧パルス電圧を発生させることができる。
【００６４】
本実施形態において、電子安定器Ａの動作は、図１０に示すように共振パルス発生区間と低周波矩形波区間とに別れ、共振パルス発生区間において、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作周波数ｆ１を８０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの間を高周波側から低周波側に徐々に変動させ、それを５０ｍｓ間繰り返すことで、連続した高圧パルス電圧をインダクタＬ３とコンデンサＣ３の接続点に発生させ、ランプ１に印加する。ここで、コンデンサＣ３の値（Ｃ３）とインダクタＬ３の値（Ｌ３）の関係は次式による。
８０ｋＨｚ＜１／３・（２π√（Ｌ３・Ｃ３））＜１２０ｋＨｚ
【００６５】
つまり、コンデンサＣ３とインダクタＬ３との共振周波数ｆ０の１／３を８０ｋＨｚ〜１２０ｋＨｚの間に設計した。また、上記の設計において、ランプ１の両端に高圧パルス電圧は最大３．５ｋＶ発生するように設計した。
【００６６】
なお、上記のようにスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作周波数ｆと共振周波数ｆ０の関係がｆ＜ｆ０となる場合において、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４、インダクタＬ３、コンデンサＣ３からなるイグナイタ回路４７には進相電流が流れることがある。そこで、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４に内蔵されるリカバリーダイオードは高速化されていなければならない。
【００６７】
また、電子安定器Ａは上記高圧パルス電圧により第一の電極部２５ａと第二の電極部２５ｂとの間で絶縁破壊した後に、低周波矩形波区間において、ランプ１に低周波の矩形波電圧（約４００Ｖ）を供給し、ランプ電圧が高い状態においてある一定の実効値を持つ矩形波電流をランプに供給することができる。
【００６８】
低周波矩形波区間における動作波形を図１１に示した。この図１１に示すように、点灯時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は数１０〜数１００Ｈｚの低周波で交互にオン・オフ動作しており、これによりランプ１のランプ電流Ｉｌａは低周波の矩形波電流となる。
【００６９】
本実施形態では一例として、ランプ電圧＝２００Ｖとなるときに実効値１Ａの矩形波電流をランプに供給することができるように設計した。また、低周波の矩形波の周波数は１６５Ｈｚとした。
【００７０】
なお、低周波矩形波区間は７５０ｍｓ継続した後ランプが放電を開始していれば動作を継続し、ランプが放電を開始していない又は立ち消えた場合には一定区間動作を停止した後、再び共振パルス発生区間に移行する。
【００７１】
次に、本発明の第一の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と電子安定器Ａを搭載した照明システムの構成による作用効果を確認するための実験を行った。
【００７２】
前記のメタルハライドランプ１と電子安定器Ａを搭載した照明システムにおいて一定時間連続点灯させた後に一定時間消灯し、その後再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定したところ、図４のような結果が得られた。
【００７３】
図４は水銀の封入量（ｍｇ／ｃｍ3 ）と平均再始動時間（分）との関係を示す図である。ｂ，ｃの場合について、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下のときに、再始動時間が３０秒以下となっていることが分かる。実線ａは第一の螺旋状部分１９ａのターン数が１ターンの場合、実線ｂ，ｃは第一の螺旋状部分１９ａのターン数がそれぞれ２ターン、４ターンの場合である。
【００７４】
なお、ここで言う「再始動時間」とは、電源ＯＮ後からランプの電極間で継続した放電が発生するまでの時間である。
以上のとおり、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムの構成によれば、再始動特性を大幅に改善することができることが確認された。
【００７５】
このような結果が得られたのは、次のような理由によるものであると考えられる。
つまり、水銀の封入量（２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下）と電子安定器Ａが発生する高圧パルスの特性とが再始動時間の短縮に大きく寄与していると考えられる。
【００７６】
まず、水銀の封入量に関しては、２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下に規定することにより、再始動時、水銀の蒸気圧を低下させることができるので、再始動電圧の印加によって本管部１６内の初期電子や２次電子のエネルギーを高めることができる。つまり、本管部１６内の水銀原子が少ないので、各電子が加速される前に水銀原子と衝突する確率が低くなり、十分な運動エネルギーを得ることができる。これらの結果、各電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊に向けた電離過程が一層促進され、再始動時間を３０秒以下にすることができたと考えられる。
【００７７】
一方、電子安定器Ａが発生する高圧パルスの特性に関しては、電子安定器Ａの高圧パルス特性の有効性を検証するために、高圧パルス特性の違う電子安定器Ｂを用いて上記と同様の再始動試験を行った。ここで、電子安定器Ｂは高圧パルス特性以外の電気特性は電子安定器Ａと同等である。
【００７８】
図１２に、始動用パルストランスを有する電子安定器Ｂの回路構成を示す。昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路、極性反転回路の構成については、図８に示した共振型始動方式を有する電子安定器Ａと同様であるので、説明を省略する。電子安定器Ａと電子安定器Ｂとの相違点は、電子安定器Ａにおける共振始動用のＬＣ直列共振回路を構成するインダクタＬ３とコンデンサＣ３が電子安定器Ｂでは省略されており、代りに、始動用のパルストランスＰＴとパルス発生回路を含むイグナイタ回路４８が付加されている点である。パルス発生回路は、スイッチング素子Ｓと、コンデンサＣ４及び抵抗Ｒよりなる。コンデンサＣ４はスイッチング素子Ｓを介してパルストランスＰＴの１次巻線に接続されており、抵抗Ｒを介して充電される。パルス発生用のスイッチング素子Ｓはダイアック、ＳＳＳ、放電ギャップ等の印加電圧に応答してブレークオーバーするタイプのスイッチング素子であり、コンデンサＣ４の充電電圧がブレークオーバー電圧を越えると、スイッチング素子Ｓがオンになり、パルストランスＰＴの１次巻線にパルス状の電流が流れる。これにより、パルストランスＰＴの２次巻線には、１次巻線と２次巻線の昇圧比に応じた高電圧パルスが発生し、ランプ１に印加される。
【００７９】
図１３に電子安定器Ｂの始動時の動作波形を示す。安定点灯時の動作は図１１と同様である。電子安定器Ｂでは、ランプ１の始動時においても、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は数１０〜数１００Ｈｚの低周波で交互にオン・オフ動作しており、これにより極性反転回路の出力電圧Ｖｏは低周波の矩形波電圧となる。この矩形波電圧Ｖｏの振幅は、降圧チョッパ回路の出力コンデンサＣ２の両端電圧と略同じである。降圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ２のパルス幅を適切に制御することにより、無負荷時の出力電圧Ｖｏの振幅をスイッチング素子Ｓがブレークオーバーできるような電圧に設定しておくことで、ランプ１の両端には矩形波電圧ＶｏにパルストランスＰＴからの高圧パルス電圧を重畳した電圧Ｖｌａが印加される。これによりランプ１は絶縁破壊されて、ランプ電流が流れ始める。すると、ランプ１の両端電圧は急激に低下し、スイッチング素子ＳがブレークオーバーしなくなることでパルストランスＰＴは高圧パルス電圧を発生しなくなる。
【００８０】
このイグナイタ回路４８の動作について図１４を用いてさらに説明する。極性反転回路により生成された矩形波電圧Ｖａ−ｂ（図１４（ａ）参照）を受け、抵抗ＲとコンデンサＣ４の時定数によりコンデンサＣ４の電圧Ｖｃ４は図１４（ｂ）のように徐々に充電されていく。コンデンサＣ４の電圧がスイッチング素子Ｓのブレークオーバー電圧Ｖｂｏに達するとスイッチング素子ＳはＯＮし、コンデンサＣ４に蓄積された電荷をコンデンサＣ４→スイッチング素子Ｓ→パルストランスＰＴの一次巻線を介して放電させる。この時パルストランスＰＴに発生したパルス電圧が昇圧されパルストランスＰＴの二次巻線に高圧パルス電圧（数ｋＶ）を発生させる。そしてこの高圧パルス電圧によりランプ１が放電を開始し点灯状態に移行する。
【００８１】
ここで、パルス電圧の波高値は３．５ｋＶとした。また、矩形波電圧Ｖａ−ｂの周波数はランプ１が放電を開始したのちの周波数と同じ１６５Ｈｚとした。
そして、上記の電子安定器Ｂを用いて上記と同様の再始動実験を行ったところ、前記のメタルハライドランプ１を用いても再始動に数分を要した。
これは、次のような理由によるものと考えられる。
【００８２】
電子安定器Ａは前述したように５０ｍｓ間は共振動作を行い、高圧パルスを連続して発生させることができ、その間の実効値は約１ｋＶである。一方、電子安定器Ｂは極性反転毎に１〜数回しかパルスを発生させず、またパルスの幅も約１μｓと細いため、例えば５０ｍｓ間の実効値は二次電圧（約４００Ｖ）と大きく差はない。つまり、電子安定器ＡとＢは高圧パルス電圧の波高値は同じ（約３．５ｋＶ）であっても、時間あたりの高圧パルス密度が全く違うために、ランプ１の第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊を引き起こす能力は電子安定器Ａの方が大きいからであると考えられる。
【００８３】
以上のように、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムにおいて、メタルハライドランプの再始動特性を初始動と同等の始動特性を持たせることができたと確認された。
【００８４】
なお、電子安定器Ａは高圧パルスの周波数を変動させているが、これは共振始動型イグナイタ回路４７のインダクタＬ３とコンデンサＣ３のバラツキによる共振周波数のバラツキを吸収するためである。従って、共振周波数のバラツキが問題とならない場合には、高圧パルスの周波数を変動させる必要はない。
【００８５】
次に、ランプ１の第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間で絶縁破壊が起こった後にランプ１へ供給する電流の効果を説明する。
【００８６】
ランプ１の第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間での絶縁破壊直後にランプ電圧が２００Ｖの時に供給する電流が０．３５Ａの電子安定器Ｃを用いて前述の再始動試験を行った。なお、電子安定器Ｃの高圧パルス特性は電子安定器Ａと同等とした。
【００８７】
その結果、電子安定器Ｃではランプ１は第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間で絶縁破壊するものの、その後の低周波矩形波区間において放電を維持せず、立ち消えることがあった。これは、絶縁破壊直後にランプ１に供給する電流が少なすぎるために第一および第二の電極部２５ａ，２５ｂ間での放電が不安定となり、低周波の極性反転時に立ち消えするためであった。以上の結果より、ランプが絶縁破壊した直後で、ランプ電圧が２００Ｖ程度の状態においては１Ａ以上の電流をランプに供給することが好ましいことが判明した。
【００８８】
（第二の実施の形態）
次に本発明の第二の実施の形態に係る照明システムについて説明する。メタルハライドランプは第一の実施の形態と同じものを用いた。一方、電子安定器Ｄは電子安定器Ａの高圧パルスの周波数を以下のように変更したもので、それ以外の特性は同等である。
【００８９】
第一の実施の形態で説明した通り、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の動作周波数と共振回路を形成するインダクタＬ３、コンデンサＣ３の共振周波数ｆ０の関係がｆ＜ｆ０となる場合において、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４内蔵のリカバリーダイオードを高速化しなければならなかった。
【００９０】
そこで、共振パルス発生区間において常にｆ０＜ｆの関係を維持しつつ所望の高圧パルス電圧を得るように設計する。
【００９１】
具体的には、共振周波数ｆ０＝１００ｋＨｚとしたときに所望の高圧パルス電圧を動作周波数ｆ＞１００ｋＨｚで得ることができるように設計する。
【００９２】
また、発生した高圧パルス電圧Ｖｌａの値を読込む手段とそれが所望の電圧に達しているかの比較回路４９を図１５のように設ける。インダクタＬ３とコンデンサＣ３のバラツキを吸収するために、ｆ＞１００ｋＨｚの領域においてより高周波側から低周波側へと動作周波数ｆを変動させていき、その変動にあわせて高圧パルス電圧の値を比較回路４９により読込み所望の電圧に達していれば、そこで動作周波数を固定とする。
【００９３】
上記の方法により、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のバラツキを吸収しつつ所望のパルス電圧を得ることができ、更に共振回路に進相電流が流れないために、スイッチング素子Ｑ３とＱ４の内蔵リカバリーダイオードを高速化する必要がないため電子安定器を安価に構成することができる。
【００９４】
（第三の実施の形態）
次に、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムについて説明する。
【００９５】
使用するメタルハライドランプは、図５および図６に示すように、近接導体１９が本管部１６の外面に２ターン密着して螺旋状に巻き付けられ、特に本管部１６の外面の所定の領域全体に亘って少なくとも０．５ターン以上密着して螺旋状に巻き付けられている点を除いて上記した本発明の第一の実施の形態に係る定格ランプ電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と同じ構成を有している。
【００９６】
ここでの「本管部１６の所定の領域」とは、後述する平面Ｑ（第二の平面）と平面Ｒ（第三の平面）とで挟まれた領域を示す。平面Ｑ（第二の平面）は、第一の螺旋状部分１９ａが位置している第一の細管部１７ａ側に位置する第一の電極部２５ａの先端を含み、かつ発光管３の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な平面Ｐ（第一の平面）に平行で、かつこの平面Ｐに対して第二の電極部２５ｂ側へ５ｍｍの間隔を有する平面を示す。
【００９７】
平面Ｒ（第三の平面）は、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面（図５参照）において、第一の細管部１７ａの端のうち、本管部１６とは反対側の端から本管部１６へ向かって延びる第一の細管部１７ａの内面の直線部から半球状部１５の内面の曲線部へ変化する変化点Ａ（図５参照）を含み、かつ発光管３の長手方向の中心軸Ｘに対して垂直な平面を示す。
【００９８】
この変化点Ａの位置は、本管部１６の内面形状によって種々変化するが、通常、発光管３を前記中心軸Ｘを含む平面で切断した切断面において、第一の細管部１７ａの内面は実質的に直線的であるので、この直線が本管部１６へ向かって真っ直ぐ延びて別の直線または曲線へと変化し始める点がこれに該当する。例えば、半球状部１５の内面と第一の細管部１７ａの内面とが所定の曲率Ｒを有する曲線で繋がっているとき、変化点Ａは第一の細管部１７ａの内面の直線と曲率Ｒを有する曲線との境界点がこれに該当する。
【００９９】
図５に示す例では、近接導体１９は、本管部１６の前記所定の領域において、平面Ｒと交差する箇所を始点とし、平面Ｑと交差する箇所を終点とする１ターン巻きのコイルになっている。なお、このコイルが１ターン以上ある場合、その巻きピッチは１００％を越えていればよい。
【０１００】
また、本管部１６に巻き付けられている近接導体１９のうち、本管部１６の所定の領域を除く部分については、再始動特性の観点からはそのターン数は特に限定されるものではなく、必ずしも巻き付けられる必要はなく、また複数ターン巻き付けてもよい。しかし、ターン数が多くなると、発光管３から放射される光を遮ってしまうために、そのターン数は少ないほどよい。図６に示す例では、近接導体１９を他方の細管部１７ｂに巻き付けるにあたり、近接導体１９を特別な加工を施すことなく自然に巻き付けるためにその部分に１ターン巻き付けられている。
【０１０１】
次に、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムの構成による作用効果を確認するための実験を行った。
【０１０２】
使用したメタルハライドランプにおいて、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ3 （全量で０．８ｍｇ）とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとしたものを１０本作製した。そして、作製した各々のランプを上記した電子安定器を用いて通常どおりの方法で１時間連続点灯させた後に一旦消灯させて再始動を行い、消灯直後（電源オフ後）から再始動するまでの再始動時間を測定したところ、表１のような結果が得られた。
【０１０３】
【表１】
【０１０４】
すなわち、平均再始動時間は本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに比して１／３以下である８．２秒であった。なお、サンプルの中で最も再始動時間が短かったのは１．０秒であった。
【０１０５】
再始動時、ランプを目視によって観察すると、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプ１とは異なる現象が見られた。すなわち、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプ１の場合、第一の電極部２５ａと例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ）との間で本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、瞬間的（０．５秒）に各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行した。
【０１０６】
ところが、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプの場合、同様に第一の電極部２５ａと例えば近接導体１９のうち、平面Ｐと平面Ｑとの間に存在する任意の点（点ａ）との間で本管部１６を介してアーク放電の発光が見られた後、そのアーク放電が第一の電極部２５ａと近接導体１９のうちの前記点ａに対して第二の電極部２５ｂ寄りの点ｂに連続的に移行し、さらにこれが近接導体１９のうちの電極部２５ｂ付近まで連続的に移行し続け、各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行していることがわかった。この間、０．２秒〜０．５秒である。
【０１０７】
言い換えれば、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプ１の場合、第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介してアーク放電が発生したものの、それがそのまま各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊へと移行しない場合があるのに対して、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムのメタルハライドランプの場合、同様に第一の電極部２５ａと点ａとの間で本管部１６を介して発生したアーク放電は、近接導体１９によって第二の電極部２５ｂ付近へと誘導され、高い確率で各々の電極部２５ａ，２５ｂ間の絶縁破壊に移行していると考えられる。
【０１０８】
したがって、本発明の第三の実施の形態に係る照明システムの構成によれば、本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに比して再始動の確実性が増し、その結果、再始動特性を一層大幅に改善することができる。
【０１０９】
この第三の実施の形態では、水銀の封入量を１．８４ｍｇ／ｃｍ3 とし、第一の螺旋状部分１９ａのターン数を２ターンとした場合について説明したが、水銀の封入量が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下、第一の螺旋状部分１９ａのターン数が２ターン以上であればいずれの場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１０】
（第四の実施の形態）
以下、第四の実施の形態について説明する。使用する電子安定器の回路構成については、図８と同様である。この実施の形態では、無負荷時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作が第一の実施の形態とは異なり、図１６に示すように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のオン幅ｔ１とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５のオン幅ｔ２とがアンバランス（ｔ１≠ｔ２）となるように制御している。このように制御すると、放電ランプＬａへの印加電圧Ｖｌａは図１６に示すように、正負の振幅がアンバランスな共振電圧となることから、正の振幅のピークで放電ランプＬａが始動しやすくなる。つまり、共振電圧のピーク−ピーク値が図９と同じであっても、図１６のように正負の振幅がアンバランスな共振電圧とすることで、放電ランプＬａが絶縁破壊しやすくなるという第１の効果がある。
また、図１７に示すように、絶縁破壊の直後から電極間に直流電流を流すことができるという第２の効果がある。
【０１１１】
第一の実施の形態では、図９に示すような始動時の高周波動作から図１１に示すような安定点灯時の低周波矩形波動作に切り替えるまでの間は、放電灯Ｌａに直流電流を流せないが、本実施の形態では、図１７に示すように、始動時に印加される高周波高電圧を正負の振幅がアンバランスな電圧としておくことで、ランプ始動の直後から電極間に直流のランプ電流Ｉｌａを流し始めることができ、これによりグロー放電からアーク放電への移行に必要なエネルギーを注入し、スムーズにアーク放電に移行させることができる。
【０１１２】
（第五の実施の形態）
図１８に第五の実施の形態の動作波形を示す。使用する電子安定器の回路構成については、図８と同様である。この実施の形態では、無負荷時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作は第一の実施の形態の図９と同様であり、これをＡ期間とする。また、定常点灯時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作は第一の実施の形態の図１１と同様であり、これをＣ期間とする。本実施の形態では、Ａ期間とＣ期間の間に、第四の実施の形態の図１７の動作を介在させており、これをＢ期間とする。
【０１１３】
本実施の形態では、無負荷時の高周波動作の期間Ａと定常点灯時の低周波矩形波動作の期間Ｃの間に、高周波電流と直流電流が重畳して流れる期間Ｂを設けたことで、スムーズに動作を切り替えることができる利点がある。各期間の切替はタイマーにより切り替えても良いし、放電ランプの状態を検出して切り替えても良い。
【０１１４】
（第六の実施の形態）
図１９に第六の実施の形態の動作波形を示す。この実施の形態では、第五の実施の形態のＢ期間において高周波動作の代りにランプに直流電流を流すようにしたものである。
【０１１５】
本実施の形態では、ランプ始動直後の放電が不安定な期間にランプに流れる電流が極性反転する際に立消えするのを回避できる効果が得られる。
【０１１６】
（第七の実施の形態）
図２０に第七の実施の形態の回路構成を示す。図８に示した基本構成において、降圧チョッパ回路を省略した点が異なる。降圧チョッパ回路の機能は、極性反転回路のフルブリッジ回路を構成する片側のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を高周波動作させることにより実現している。
【０１１７】
図２１に定常点灯時の動作波形を示す。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４については、図１１と同様に数１０〜数１００Ｈｚの低周波で交互にオン・オフするように動作する。一方、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６については、降圧チョッパ回路のスイッチング素子Ｑ２の機能を兼用するべく、交互に高周波でオン・オフ動作する。スイッチング素子Ｑ３がオンの期間では、スイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフすることで、インダクタＬ２を限流要素とし、ダイオードＤ５を回生用ダイオードとする降圧チョッパ回路として動作する。また、スイッチング素子Ｑ４がオンの期間では、スイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフすることで、インダクタＬ２を限流要素とし、ダイオードＤ６を回生用ダイオードとする降圧チョッパ回路として動作する。
【０１１８】
なお、始動時のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作については、図９の波形図と同様である。始動時にはコンデンサＣ１の電圧を降圧する必要は無いから、降圧チョッパ回路の機能は不要である。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が高周波で交互にオン・オフすることでインダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路には、昇圧チョッパ回路の出力コンデンサＣ１の電圧が断続的に印加される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のスイッチング周波数を、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路の共振周波数（又はその整数倍又は整数分の１）の近傍に設定する（あるいはその周波数近傍で変化させる）ことにより、インダクタＬ３とコンデンサＣ３の接続点には共振作用により高電圧が発生し、放電ランプ１を絶縁破壊することができる。
【０１１９】
（第八の実施の形態）
図２２に第八の実施の形態の回路構成を示す。図２０において、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をそれぞれコンデンサＣ５，Ｃ６に置き換えて、ハーフブリッジ型の極性反転回路としたものであり、出力電圧がフルブリッジ型に比べて約半分に低下する代わりに、片側のドライバＩＣ４６とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を省略でき、回路構成を単純化できる利点がある。なお、直流電源回路部４０を昇降圧チョッパ回路または降圧チョッパ回路またはその他のＡＣ−ＤＣコンバータで構成しても良い。
【０１２０】
なお、上記各実施の形態では、第一の螺旋状部分１９ａが第一の細管部１７ａ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第二の細管部１７ｂ側に位置している第二の電極部２５ｂと電気的に接続されている場合について説明したが、近接導体１９の取付け方が逆の場合、すなわち第一の螺旋状部分１９ａが第二の細管部１７ｂ側に巻き付けられているとともに、近接導体１９が第一の細管部１７ａ側に位置している第一の電極部２５ａと電気的に接続されている場合についても上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２１】
また、上記各実施の形態では、定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプを用いた場合について説明したが、これに限らず例えば７０Ｗ〜３００Ｗのメタルハライドランプを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２２】
図７は本発明の照明システムを天井用照明装置に適用した構成例を示している。この照明装置では、天井３０に組み込まれた傘状の反射灯具３１とこの反射灯具３１の底部に取り付けられた板状のベース部３２と反射灯具３１内に底部に設けられたソケット部３３とを有する照明器具３４と、この照明器具３４内のソケット部３３に取付けられた本発明の第一の実施の形態に係る定格電力１５０Ｗのメタルハライドランプ１と、ベース部３２の反射灯具３１から離間した位置に取り付けられた電子安定器３５とを備えている。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明は再始動特性を大幅に改善する必要がある照明システムに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係る照明システムに用いるメタルハライドランプの一部切欠正面図
【図２】図１に示すメタルハライドランプにおける発光管の正面図
【図３】図２に示す発光管の正面断面図
【図４】水銀の封入量（ｍｇ／ｃｍ3 ）と平均再始動時間（分）との関係を示す図
【図５】本発明の第三の実施の形態に係る照明システムに用いるメタルハライドランプにおける発光管の要部拡大断面図
【図６】図５に示すメタルハライドランプにおける発光管の正面図
【図７】本発明の照明システムを用いた照明装置の一部切欠正面図
【図８】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの回路図
【図９】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの始動時の動作波形図
【図１０】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの動作波形図
【図１１】本発明の照明システムに用いる電子安定器Ａの点灯時の動作波形図
【図１２】比較例の照明システムに用いる電子安定器Ｂの回路図
【図１３】比較例の照明システムに用いる電子安定器Ｂの動作波形図
【図１４】比較例の照明システムに用いる電子安定器Ｂのイグナイタ回路の動作波形図
【図１５】本発明の第二の実施の形態に係る照明システムの要部構成を示す回路図
【図１６】本発明の第四の実施の形態の無負荷時の動作説明のための波形図
【図１７】本発明の第四の実施の形態のランプ始動時の動作説明のための波形図
【図１８】本発明の第五の実施の形態の動作説明のための波形図
【図１９】本発明の第六の実施の形態の動作説明のための波形図
【図２０】本発明の第七の実施の形態の共振始動型電子安定器の回路図
【図２１】図２０の電子安定器の安定点灯時の動作説明のための波形図
【図２２】本発明の第八の実施の形態の共振始動型電子安定器の回路図
【符号の説明】
【０１２５】
１ メタルハライドランプ
２ 外管
３ 発光管
４ 口金
５ フレア
６，７ ステム線
８ 電力供給線
９，１０ 外部リード線
１１ アイレット部
１２ シェル部
１３ バリウムゲッター
１４ 円筒部
１５ 半球状部
１６ 本管部
１７ａ 第一の細管部
１７ｂ 第二の細管部
１８ 外囲器
１９ 近接導体
１９ａ 第一の螺旋状部分
２０ 抵抗体
２１ 第一の電極導入体
２２ 第二の電極導入体
２３ 隙間
２４ ガラスフリット
２５ａ 第一の電極部
２５ｂ 第二の電極部
２６ａ，２６ｂ 内部リード線
２７ａ，２７ｂ 電極軸部
２８ａ，２８ｂ コイル
２９ａ，２９ｂ 電極コイル部
３０ 天井
３１ 反射灯具
３２ ベース部
３３ ソケット部
３４ 照明器具
３５ 電子安定器
４０ 直流電源回路部
４２ 電子点灯回路部
４７ 共振始動型イグナイタ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルハライドランプと、このメタルハライドランプにおいて放電を開始させるためのイグナイタ回路とを備えた照明システムであって、
前記メタルハライドランプは、本管部とこの本管部の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部および第二の細管部とを有する透光性セラミックからなる外囲器と、先端部に第一の電極部が形成された第一の電極導入体と、先端部に第二の電極部が形成された第二の電極導入体とを有し、かつ内部に水銀が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下封入されている発光管を備え、
前記発光管の外面には前記第一の電極部または前記第二の電極部に電気的に接続されている近接導体が設置され、
前記第一の電極導入体は前記第一の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第一の細管部内に挿入されるとともに、前記第一の細管部の端部のうちの前記本管部と反対側の端部で封着され、
前記第二の電極導入体は前記第二の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第二の細管部内に挿入されるとともに、前記第二の細管部の端部のうちの前記本管部と反対側の端部で封着され、
かつ前記各細管部と前記各電極導入体との間には隙間がそれぞれ形成されており、
前記発光管の最大内径をｒ1 （ｍｍ）、前記第一の電極部と前記第二の電極部との間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／ｒ1 ≧２．０なる関係式を満たしており、
前記イグナイタ回路はインダクタとキャパシタとで構成され、かつ所定の周波数で交番する電力が供給された際に高電圧を発生させる共振回路を有しており、前記共振回路内に発生した前記高電圧を前記メタルハライドランプに印加し、前記発光管内の前記第一および第二の電極部間を絶縁破壊させて放電を開始させることを特徴とする照明システム。
【請求項２】
請求項１記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路内の前記共振回路に供給される電力が交番する周波数は、前記共振回路を構成する前記インダクタと前記キャパシタとの共振周波数の１／（２ｎ＋１）倍（ただし、ｎは整数）近傍の一定周波数であることを特徴とする照明システム。
【請求項３】
請求項１記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路内の前記共振回路に供給される電力が交番する周波数は、前記共振回路を構成する前記インダクタと前記キャパシタとの共振周波数の１／（２ｎ＋１）倍（ただし、ｎは整数）より高い第一の周波数と低い第二の周波数の範囲内を変動することを特徴とする照明システム。
【請求項４】
請求項３記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路は、前記共振回路内に発生する前記高電圧を検出する手段と、前記高電圧と所望の電圧とを比較する手段とを備え、前記高電圧が所望の電圧と略等しくなると電力が交番する周波数の変動を停止することを特徴とする照明システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路は、前記メタルハライドランプに前記高電圧を印加し、前記第一および前記第二の電極部間の絶縁破壊を引き起こした直後に、ある一定以上の実効値を持った電流を所定時間前記メタルハライドランプに供給することを特徴とする照明システム。
【請求項６】
請求項５記載の照明システムにおいて、ある一定以上の実効値を持った電流は、高周波で交番することを特徴とする照明システム。
【請求項７】
請求項６記載の照明システムにおいて、高周波で交番する電流は、正負非対称であることを特徴とする照明システム。
【請求項８】
請求項５記載の照明システムにおいて、ある一定以上の実効値を持った電流は、低周波矩形波電流であることを特徴とする照明システム。
【請求項９】
請求項５記載の照明システムにおいて、ある一定以上の実効値を持った電流は、直流電流であることを特徴とする照明システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の照明システムにおいて、前記メタルハライドランプは、前記本管部の所定の領域において、前記近接導体が前記本管部の外面にその領域全体に亘って０．５ターン以上螺旋状に巻き付けられており、前記所定の領域は前記第一の電極部の先端を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な第一の平面に平行で、かつこの第一の平面に対して前記第二の電極部側へ５ｍｍの間隔を有する第二の平面と、前記発光管を前記中心軸を含む平面で切断した切断面において、前記第一の細管部の端のうち、前記本管部とは反対側の端から前記本管部側に向かって延びる前記第一の細管部の内面の直線部が別の直線へとまたは曲線へと変化する変化点を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な第三の平面とで挟まれた領域であることを特徴とする照明システム。
【請求項１】
メタルハライドランプと、このメタルハライドランプにおいて放電を開始させるためのイグナイタ回路とを備えた照明システムであって、
前記メタルハライドランプは、本管部とこの本管部の両端部にそれぞれ形成された第一の細管部および第二の細管部とを有する透光性セラミックからなる外囲器と、先端部に第一の電極部が形成された第一の電極導入体と、先端部に第二の電極部が形成された第二の電極導入体とを有し、かつ内部に水銀が２．５ｍｇ／ｃｍ3 以下封入されている発光管を備え、
前記発光管の外面には前記第一の電極部または前記第二の電極部に電気的に接続されている近接導体が設置され、
前記第一の電極導入体は前記第一の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第一の細管部内に挿入されるとともに、前記第一の細管部の端部のうちの前記本管部と反対側の端部で封着され、
前記第二の電極導入体は前記第二の電極部の先端部が前記本管部内に位置するように前記第二の細管部内に挿入されるとともに、前記第二の細管部の端部のうちの前記本管部と反対側の端部で封着され、
かつ前記各細管部と前記各電極導入体との間には隙間がそれぞれ形成されており、
前記発光管の最大内径をｒ1 （ｍｍ）、前記第一の電極部と前記第二の電極部との間の距離をＬ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／ｒ1 ≧２．０なる関係式を満たしており、
前記イグナイタ回路はインダクタとキャパシタとで構成され、かつ所定の周波数で交番する電力が供給された際に高電圧を発生させる共振回路を有しており、前記共振回路内に発生した前記高電圧を前記メタルハライドランプに印加し、前記発光管内の前記第一および第二の電極部間を絶縁破壊させて放電を開始させることを特徴とする照明システム。
【請求項２】
請求項１記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路内の前記共振回路に供給される電力が交番する周波数は、前記共振回路を構成する前記インダクタと前記キャパシタとの共振周波数の１／（２ｎ＋１）倍（ただし、ｎは整数）近傍の一定周波数であることを特徴とする照明システム。
【請求項３】
請求項１記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路内の前記共振回路に供給される電力が交番する周波数は、前記共振回路を構成する前記インダクタと前記キャパシタとの共振周波数の１／（２ｎ＋１）倍（ただし、ｎは整数）より高い第一の周波数と低い第二の周波数の範囲内を変動することを特徴とする照明システム。
【請求項４】
請求項３記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路は、前記共振回路内に発生する前記高電圧を検出する手段と、前記高電圧と所望の電圧とを比較する手段とを備え、前記高電圧が所望の電圧と略等しくなると電力が交番する周波数の変動を停止することを特徴とする照明システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の照明システムにおいて、前記イグナイタ回路は、前記メタルハライドランプに前記高電圧を印加し、前記第一および前記第二の電極部間の絶縁破壊を引き起こした直後に、ある一定以上の実効値を持った電流を所定時間前記メタルハライドランプに供給することを特徴とする照明システム。
【請求項６】
請求項５記載の照明システムにおいて、ある一定以上の実効値を持った電流は、高周波で交番することを特徴とする照明システム。
【請求項７】
請求項６記載の照明システムにおいて、高周波で交番する電流は、正負非対称であることを特徴とする照明システム。
【請求項８】
請求項５記載の照明システムにおいて、ある一定以上の実効値を持った電流は、低周波矩形波電流であることを特徴とする照明システム。
【請求項９】
請求項５記載の照明システムにおいて、ある一定以上の実効値を持った電流は、直流電流であることを特徴とする照明システム。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の照明システムにおいて、前記メタルハライドランプは、前記本管部の所定の領域において、前記近接導体が前記本管部の外面にその領域全体に亘って０．５ターン以上螺旋状に巻き付けられており、前記所定の領域は前記第一の電極部の先端を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な第一の平面に平行で、かつこの第一の平面に対して前記第二の電極部側へ５ｍｍの間隔を有する第二の平面と、前記発光管を前記中心軸を含む平面で切断した切断面において、前記第一の細管部の端のうち、前記本管部とは反対側の端から前記本管部側に向かって延びる前記第一の細管部の内面の直線部が別の直線へとまたは曲線へと変化する変化点を含み、かつ前記発光管の長手方向の中心軸に対して垂直な第三の平面とで挟まれた領域であることを特徴とする照明システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００６−２９４４１９（Ｐ２００６−２９４４１９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１３７１９（Ｐ２００５−１１３７１９）
【出願日】平成１７年４月１１日（２００５．４．１１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１１日（２００５．４．１１）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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