JP2001250512A - マイクロ波駆動型無電極セラミックランプ - Google Patents
マイクロ波駆動型無電極セラミックランプInfo
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- JP2001250512A JP2001250512A JP2000062596A JP2000062596A JP2001250512A JP 2001250512 A JP2001250512 A JP 2001250512A JP 2000062596 A JP2000062596 A JP 2000062596A JP 2000062596 A JP2000062596 A JP 2000062596A JP 2001250512 A JP2001250512 A JP 2001250512A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックバルブのクラック発生を防止す
る。 【解決手段】 端部細径部内にモリブデン線等の金属部
材を挿入する。また、金属部材が発光部内の発光物質と
の接触により反応を生じないように、金属部材をセラミ
ックで覆った構造とする。
る。 【解決手段】 端部細径部内にモリブデン線等の金属部
材を挿入する。また、金属部材が発光部内の発光物質と
の接触により反応を生じないように、金属部材をセラミ
ックで覆った構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波駆動型無
電極セラミックランプに関するものである。
電極セラミックランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロ波で点灯する無電極ラン
プが製品化されてきており、長寿命の光源として様々な
分野で使用されてきている。無電極ランプは文字通り電
極が無いランプであり、有電極ランプで発生する点灯中
の電極の蒸発及び封入物と電極との反応による発光管内
壁の黒化問題を起こさない。従って無電極ランプにおけ
る光束低下の主な要因は、発光物質とバルブ材質との反
応に起因する光束低下、そして経時変化によるバルブ材
質の透過率低下である。近年、製品化されてきたマイク
ロ波駆動型無電極ランプでは、バルブ材質に石英ガラス
が用いられており、必要な波長に応じた発光物質がバル
ブ内に添加されている。発光物質の選択方法としては、
石英ガラスと反応しない発光物質を選択する方法が一般
的であり、もしくはバルブ内面に保護膜をコーティング
するなどして石英ガラスと反応させないように対策をと
る必要がある。
プが製品化されてきており、長寿命の光源として様々な
分野で使用されてきている。無電極ランプは文字通り電
極が無いランプであり、有電極ランプで発生する点灯中
の電極の蒸発及び封入物と電極との反応による発光管内
壁の黒化問題を起こさない。従って無電極ランプにおけ
る光束低下の主な要因は、発光物質とバルブ材質との反
応に起因する光束低下、そして経時変化によるバルブ材
質の透過率低下である。近年、製品化されてきたマイク
ロ波駆動型無電極ランプでは、バルブ材質に石英ガラス
が用いられており、必要な波長に応じた発光物質がバル
ブ内に添加されている。発光物質の選択方法としては、
石英ガラスと反応しない発光物質を選択する方法が一般
的であり、もしくはバルブ内面に保護膜をコーティング
するなどして石英ガラスと反応させないように対策をと
る必要がある。
【０００３】例えば、バルブ材質が石英ガラスで、発光
物質にハロゲン化ナトリウムを添加した無電極ランプを
マイクロ波点灯すると、点灯してから数秒間はナトリウ
ムの発光が得られるが、その後ナトリウムが石英ガラス
と反応してナトリウムの発光が無くなってくる。このよ
うにバルブ材質に石英ガラスを用いると、石英ガラスと
の反応の為にバルブ内に添加する発光物質が制限されて
くる。しかしながら石英ガラスの代わりにバルブ材質に
透光性セラミックを用いると、石英ガラスよりセラミッ
クの方が反応しにくいため、石英ガラスの時よりも発光
物質の選択幅が広がる。
物質にハロゲン化ナトリウムを添加した無電極ランプを
マイクロ波点灯すると、点灯してから数秒間はナトリウ
ムの発光が得られるが、その後ナトリウムが石英ガラス
と反応してナトリウムの発光が無くなってくる。このよ
うにバルブ材質に石英ガラスを用いると、石英ガラスと
の反応の為にバルブ内に添加する発光物質が制限されて
くる。しかしながら石英ガラスの代わりにバルブ材質に
透光性セラミックを用いると、石英ガラスよりセラミッ
クの方が反応しにくいため、石英ガラスの時よりも発光
物質の選択幅が広がる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような観点か
ら、本発明者らはバルブ材質に透光性セラミックを用い
た無電極ランプを試作した。バルブ形状は図５に示すよ
うに、球状部分１と発光物質や始動補助のための希ガス
を球状バルブ内に入れる入り口を備え、かつ球状バルブ
を保持する役割を持つ端部細径部２とから構成されてい
る。球状部分１は外径18mm、端部細径部２は外径3mm，
穴径1mm，長さ30mmで試作した。バルブ内にはアルゴン
6.7×102Paと発光物質としてNaIが添加されており、そ
して端部細径部２に直径0.95mm，長さ40mmのセラミック
の芯棒４を挿入し、ロウ付けを行って封止した。セラミ
ックの芯棒４は球状部分１と端部細径部２との境まで挿
入してある。また封止には、Dy2O3+Al2O3+Si02系のロウ
材３を用いた。
ら、本発明者らはバルブ材質に透光性セラミックを用い
た無電極ランプを試作した。バルブ形状は図５に示すよ
うに、球状部分１と発光物質や始動補助のための希ガス
を球状バルブ内に入れる入り口を備え、かつ球状バルブ
を保持する役割を持つ端部細径部２とから構成されてい
る。球状部分１は外径18mm、端部細径部２は外径3mm，
穴径1mm，長さ30mmで試作した。バルブ内にはアルゴン
6.7×102Paと発光物質としてNaIが添加されており、そ
して端部細径部２に直径0.95mm，長さ40mmのセラミック
の芯棒４を挿入し、ロウ付けを行って封止した。セラミ
ックの芯棒４は球状部分１と端部細径部２との境まで挿
入してある。また封止には、Dy2O3+Al2O3+Si02系のロウ
材３を用いた。
【０００５】この試作バルブをマイクロ波点灯したとこ
ろ、点灯直後に球状部分１に近い端部細径部２にクラッ
クが発生し不点灯になるという問題が発生した。我々は
このクラックが発生する原因がバルブの球状部分１と端
部細径部２の温度勾配が大きい為に発生したと推測し、
温度勾配を緩和する目的で端部細径部２の肉厚を0.5mm
と薄くし、また穴径も０．５mmと狭くし、挿入するセラ
ミックの芯棒４の挿入位置もいろいろと変化させて試作
を行ったが、いずれもマイクロ波点灯すると同じ場所で
クラックが発生し不点灯になった。本発明は、このよう
なクラックの発生を防止することを目的とするものであ
る。
ろ、点灯直後に球状部分１に近い端部細径部２にクラッ
クが発生し不点灯になるという問題が発生した。我々は
このクラックが発生する原因がバルブの球状部分１と端
部細径部２の温度勾配が大きい為に発生したと推測し、
温度勾配を緩和する目的で端部細径部２の肉厚を0.5mm
と薄くし、また穴径も０．５mmと狭くし、挿入するセラ
ミックの芯棒４の挿入位置もいろいろと変化させて試作
を行ったが、いずれもマイクロ波点灯すると同じ場所で
クラックが発生し不点灯になった。本発明は、このよう
なクラックの発生を防止することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波駆動
型無電極セラミックランプは、内部に希ガスと発光物質
が封入された透光性セラミックからなる発光部とこれに
接続されたセラミックからなる端部細径部とで構成され
たマイクロ波駆動型無電極セラミックランプであって、
端部細径部内に金属部材が挿入されていることを特徴と
するものである。
型無電極セラミックランプは、内部に希ガスと発光物質
が封入された透光性セラミックからなる発光部とこれに
接続されたセラミックからなる端部細径部とで構成され
たマイクロ波駆動型無電極セラミックランプであって、
端部細径部内に金属部材が挿入されていることを特徴と
するものである。
【０００７】本発明によれば、端部細径部内に金属部材
が入っていることで、マイクロ波点灯時に端部細径部内
の金属が加熱されて球状部分と端部細径部との温度勾配
が緩和され、クラックが発生しなくなるものと考えられ
る。
が入っていることで、マイクロ波点灯時に端部細径部内
の金属が加熱されて球状部分と端部細径部との温度勾配
が緩和され、クラックが発生しなくなるものと考えられ
る。
【０００８】なお、端部細径部内に挿入される金属部材
は、端部細径部内全体に亘って挿入されているのが好ま
しく、端部細径部内から発光部内にまで及んでも構わな
い。また、金属部材の形状は端部細径部内面の断面形状
と相似形状をしているのが好ましく、さらに、端部細径
部内面と金属部材表面との間には僅かな隙間が形成され
ているのが好ましい。また、上記金属部材は、発光部内
の発光物質と接触しないようにセラミックで覆われてい
るのが好ましく、これによって不必要な反応が防がれ
る。
は、端部細径部内全体に亘って挿入されているのが好ま
しく、端部細径部内から発光部内にまで及んでも構わな
い。また、金属部材の形状は端部細径部内面の断面形状
と相似形状をしているのが好ましく、さらに、端部細径
部内面と金属部材表面との間には僅かな隙間が形成され
ているのが好ましい。また、上記金属部材は、発光部内
の発光物質と接触しないようにセラミックで覆われてい
るのが好ましく、これによって不必要な反応が防がれ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施例であっ
て、マイクロ波駆動型無電極セラミックランプの全体の
断面図と部分断面図とからなる構造説明図である。本実
施例のランプは、アルミナからなる透光性セラミック製
のバルブ２５であり、球状の発光部１は外径１８mm、端
部細径部２は外径３mm，穴径１mm，長さ３０mmである。
バルブ内にはアルゴン６．７×１０2Pa と発光物質とし
てNaIが添加されており、端部細径部２内に直径０．８m
m，長さ４０mmのモリブデン線５が挿入され、ロウ付け
により封止されている。モリブデン線５は球状部分と端
部細径部との境まで挿入してある。また封止に用いたロ
ウ材３は、Dy2O3+Al2O3+Si02系ロウ材である。
て、マイクロ波駆動型無電極セラミックランプの全体の
断面図と部分断面図とからなる構造説明図である。本実
施例のランプは、アルミナからなる透光性セラミック製
のバルブ２５であり、球状の発光部１は外径１８mm、端
部細径部２は外径３mm，穴径１mm，長さ３０mmである。
バルブ内にはアルゴン６．７×１０2Pa と発光物質とし
てNaIが添加されており、端部細径部２内に直径０．８m
m，長さ４０mmのモリブデン線５が挿入され、ロウ付け
により封止されている。モリブデン線５は球状部分と端
部細径部との境まで挿入してある。また封止に用いたロ
ウ材３は、Dy2O3+Al2O3+Si02系ロウ材である。
【００１０】図２はマイクロ波放電装置を示す構成図で
ある。マグネトロン２１より発生したマイクロ波エネル
ギーは、導波管２２を通じてマイクロ波空洞２３の給電
口２４へ供給される。供給されたマイクロ波エネルギー
は、マイクロ波空洞２３内に支持されているバルブ２５
内部の充填物２６を励起して、プラズマ状態にし光を発
生させる。バルブ２５はマイクロ波空洞２３の外側にあ
るモーターにバルブの端部細径部２を通じて接続されて
おり、モーターの回転軸にバルブの端部細径部２の軸が
一致するようになっている。バルブ２５の端部細径部２
の一部はマイクロ波空洞２３内にあり、端部細径部２内
の金属棒（モリブデン線５）の一部もマイクロ波空洞２
３内にある。バルブ２５はマイクロ波空洞内に端部細径
部２で支持されている。端部細径部２はモーターの回転
軸に端部細径部２の軸が一致するように接続されている
場合もある。マイクロ波空洞２３はバルブ２５から発生
した光をマイクロ波空洞23の外側へ取り出し、かつマイ
クロ波エネルギーを透過させないように導電性のメッシ
ュになっている。
ある。マグネトロン２１より発生したマイクロ波エネル
ギーは、導波管２２を通じてマイクロ波空洞２３の給電
口２４へ供給される。供給されたマイクロ波エネルギー
は、マイクロ波空洞２３内に支持されているバルブ２５
内部の充填物２６を励起して、プラズマ状態にし光を発
生させる。バルブ２５はマイクロ波空洞２３の外側にあ
るモーターにバルブの端部細径部２を通じて接続されて
おり、モーターの回転軸にバルブの端部細径部２の軸が
一致するようになっている。バルブ２５の端部細径部２
の一部はマイクロ波空洞２３内にあり、端部細径部２内
の金属棒（モリブデン線５）の一部もマイクロ波空洞２
３内にある。バルブ２５はマイクロ波空洞内に端部細径
部２で支持されている。端部細径部２はモーターの回転
軸に端部細径部２の軸が一致するように接続されている
場合もある。マイクロ波空洞２３はバルブ２５から発生
した光をマイクロ波空洞23の外側へ取り出し、かつマイ
クロ波エネルギーを透過させないように導電性のメッシ
ュになっている。
【００１１】モーターを１０００rpmの回転数で回転さ
せ、マイクロ波点灯させて７００Wのランプ電力で点灯
させた。点灯６０分、消灯１５分のサイクルで２０００
サイクルまで試験したが全くクラックは発生せず、また
図３に示すように光束維持率もほぼ100％を維持してい
た。また発光物質としてNaIの代わりにNa、InI、TlIを
使って同様に試験したところ、クラックも発生せず、２
０００サイクルまでの光束維持率もほぼ100%という結果
が得られた。
せ、マイクロ波点灯させて７００Wのランプ電力で点灯
させた。点灯６０分、消灯１５分のサイクルで２０００
サイクルまで試験したが全くクラックは発生せず、また
図３に示すように光束維持率もほぼ100％を維持してい
た。また発光物質としてNaIの代わりにNa、InI、TlIを
使って同様に試験したところ、クラックも発生せず、２
０００サイクルまでの光束維持率もほぼ100%という結果
が得られた。
【００１２】金属棒はモリブデンの他に、ニオブ、タン
タル、オスミウム、レニウム、タングステン単体及びそ
の組み合わせ（例えばニオブとモリブデンを溶接して一
体型となった金属棒）で試験したところ、同様にクラッ
クは発生しなかった。また上記図１に示したバルブで
は、端部細径部２内の金属棒は、発光部と端部細径部と
の境目まで挿入してあるが、金属棒を発光部１内まで挿
入したバルブを試作してマイクロ波点灯したところ、上
記同様にクラックは発生しなかった。
タル、オスミウム、レニウム、タングステン単体及びそ
の組み合わせ（例えばニオブとモリブデンを溶接して一
体型となった金属棒）で試験したところ、同様にクラッ
クは発生しなかった。また上記図１に示したバルブで
は、端部細径部２内の金属棒は、発光部と端部細径部と
の境目まで挿入してあるが、金属棒を発光部１内まで挿
入したバルブを試作してマイクロ波点灯したところ、上
記同様にクラックは発生しなかった。
【００１３】以上のように金属部材を端部細径部内に挿
入した本発明のランプではクラックの発生が防がれるこ
とが分かったが、しかしながら、金属部材をそのまま挿
入する方法の場合、点灯中に発光物質と端部細径部内の
金属部材とが反応するのを防ぐ必要がある為に、添加す
る発光物質に対して反応しない金属材料を選定しなけれ
ばならない。そこで、図４に示す本発明の別の実施例で
は、金属部材をセラミックで覆って、発光物質と金属部
材とが接触しないようにした。球状の発光部１を外径１
８mm、端部細径部２を外径３mm，穴径２mm，長さ３０mm
とした透光性アルミナセラミックバルブを用い、バルブ
内にはアルゴン６．７×１０2Pa と発光物質としてNaI
を添加し、端部細径部２内に外径１．９５mm，穴径１m
m、長さ５０mmの片側の穴が閉じているセラミックチュ
ーブ６を穴の閉じている側から挿入し、これをロウ付け
して端部細径部２の端をロウ材３により封止した。ロウ
材３は図に示されるように、端部細径部２の端の部分で
のみセラミックチューブ６と端部細径部２内面との間の
隙間を埋めるように充填されており、これ以外の部分に
は隙間が形成されている。これは、上記図１に示したも
のも同様である。そして端部細径２部内に挿入したセラ
ミックチューブ６の穴に直径０．８mm，長さ５０mmのモ
リブデン金属棒を挿入した。
入した本発明のランプではクラックの発生が防がれるこ
とが分かったが、しかしながら、金属部材をそのまま挿
入する方法の場合、点灯中に発光物質と端部細径部内の
金属部材とが反応するのを防ぐ必要がある為に、添加す
る発光物質に対して反応しない金属材料を選定しなけれ
ばならない。そこで、図４に示す本発明の別の実施例で
は、金属部材をセラミックで覆って、発光物質と金属部
材とが接触しないようにした。球状の発光部１を外径１
８mm、端部細径部２を外径３mm，穴径２mm，長さ３０mm
とした透光性アルミナセラミックバルブを用い、バルブ
内にはアルゴン６．７×１０2Pa と発光物質としてNaI
を添加し、端部細径部２内に外径１．９５mm，穴径１m
m、長さ５０mmの片側の穴が閉じているセラミックチュ
ーブ６を穴の閉じている側から挿入し、これをロウ付け
して端部細径部２の端をロウ材３により封止した。ロウ
材３は図に示されるように、端部細径部２の端の部分で
のみセラミックチューブ６と端部細径部２内面との間の
隙間を埋めるように充填されており、これ以外の部分に
は隙間が形成されている。これは、上記図１に示したも
のも同様である。そして端部細径２部内に挿入したセラ
ミックチューブ６の穴に直径０．８mm，長さ５０mmのモ
リブデン金属棒を挿入した。
【００１４】このバルブをマイクロ波点灯したところ、
クラックの発生もなく点灯できた。金属棒の材質とし
て、モリブデンの他に、ニオブ、タンタル、オスミウ
ム、レニウム、タングステン単体及びその組み合わせ
（例えばニオブとモリブデンを溶接して一体型となった
金属棒）で試験したところ、同様にクラックは発生しな
かった。また、発光物質の種類や金属材料の種類を変え
ても、金属棒表面が反応を生じることもなかった。
クラックの発生もなく点灯できた。金属棒の材質とし
て、モリブデンの他に、ニオブ、タンタル、オスミウ
ム、レニウム、タングステン単体及びその組み合わせ
（例えばニオブとモリブデンを溶接して一体型となった
金属棒）で試験したところ、同様にクラックは発生しな
かった。また、発光物質の種類や金属材料の種類を変え
ても、金属棒表面が反応を生じることもなかった。
【００１５】このように端部細径部内に挿入される部材
は、金属のみからなる部材である必要はなく、表面にセ
ラミックが形成されてなる複合材料でも良い。これは、
金属のようにセラミックよりマイクロ波を吸収しやすい
物質を端部細径部内に挿入することで、端部細径部内の
部材が加熱されて発光部と端部細径部との温度勾配が緩
和されることによってバルブのクラックが防がれるから
であると考えられ、したがって、端部細径部内に挿入さ
れる部材は、バルブを構成するセラミックよりマイクロ
波を吸収しやすい部材であれば良く、必ずしも金属部材
を備える必要はない。また、本発明のマイクロ波駆動型
無電極セラミックランプの発光部や端部細径部に用いら
れるセラミックの材質としては、アルミナが好ましく、
特に透光性アルミナを用いるのが好ましい。そして、内
部に挿入する金属部材をセラミックで覆うようにする場
合にも、バルブ材質として透光性アルミナセラミックを
用いる場合には同じ材質のアルミナセラミックを用いる
のが良い。
は、金属のみからなる部材である必要はなく、表面にセ
ラミックが形成されてなる複合材料でも良い。これは、
金属のようにセラミックよりマイクロ波を吸収しやすい
物質を端部細径部内に挿入することで、端部細径部内の
部材が加熱されて発光部と端部細径部との温度勾配が緩
和されることによってバルブのクラックが防がれるから
であると考えられ、したがって、端部細径部内に挿入さ
れる部材は、バルブを構成するセラミックよりマイクロ
波を吸収しやすい部材であれば良く、必ずしも金属部材
を備える必要はない。また、本発明のマイクロ波駆動型
無電極セラミックランプの発光部や端部細径部に用いら
れるセラミックの材質としては、アルミナが好ましく、
特に透光性アルミナを用いるのが好ましい。そして、内
部に挿入する金属部材をセラミックで覆うようにする場
合にも、バルブ材質として透光性アルミナセラミックを
用いる場合には同じ材質のアルミナセラミックを用いる
のが良い。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、マイクロ波駆動型無電
極セラミックランプのバルブに発生するクラックの発生
が防止でき、長寿命のマイクロ波駆動型無電極セラミッ
クランプを実現できる。
極セラミックランプのバルブに発生するクラックの発生
が防止でき、長寿命のマイクロ波駆動型無電極セラミッ
クランプを実現できる。
【図１】 実施例の無電極セラミックランプの構造説明
図である。
図である。
【図２】 マイクロ波放電装置を示す構成図である。
【図３】 実施例無電極セラミックランプの光束維持率
曲線図である。
曲線図である。
【図４】 実施例の無電極セラミックランプの構造説明
図である。
図である。
【図５】 セラミックの芯棒が挿入された無電極セラミ
ックランプの構造説明図である。
ックランプの構造説明図である。
１：発光部 ２：端部細径部 ３：ロウ材 ５：モリブデン線 ６：セラミックチューブ
Claims (3)
- 【請求項１】 内部に希ガスと発光物質が封入された透
光性セラミックからなる発光部とこれに接続されたセラ
ミックからなる端部細径部とで構成されたマイクロ波駆
動型無電極セラミックランプであって、端部細径部内に
金属部材が挿入されていることを特徴とするマイクロ波
駆動型無電極セラミックランプ。 - 【請求項２】上記金属部材が端部細径部内全体に亘って
挿入されていることを特徴とする請求項１記載のマイク
ロ波駆動型無電極セラミックランプ。 - 【請求項３】 上記金属部材が発光部内の発光物質と接
触しないようにセラミックで覆われていることを特徴と
する請求項１記載のマイクロ波駆動型無電極セラミック
ランプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000062596A JP2001250512A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | マイクロ波駆動型無電極セラミックランプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000062596A JP2001250512A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | マイクロ波駆動型無電極セラミックランプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250512A true JP2001250512A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18582586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000062596A Pending JP2001250512A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | マイクロ波駆動型無電極セラミックランプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001250512A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100442398B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2004-07-30 | 엘지전자 주식회사 | 무전극 조명기기의 재발광 촉진구조 |
| JP2007115534A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 放電灯装置、放電灯、及び放電灯点灯装置 |
| US7253555B2 (en) | 2002-10-24 | 2007-08-07 | Lg Electronics Inc. | Electrodeless lamp system and bulb thereof |
| WO2008139186A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-20 | Ceravision Limited | Electrodeless bulb |
| RU2821805C1 (ru) * | 2023-12-13 | 2024-06-26 | Райэн Фридрихович Мюллер | Горелка газоразрядной безэлектродной лампы |
-
2000
- 2000-03-07 JP JP2000062596A patent/JP2001250512A/ja active Pending
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| KR100442398B1 (ko) * | 2002-01-22 | 2004-07-30 | 엘지전자 주식회사 | 무전극 조명기기의 재발광 촉진구조 |
| US7253555B2 (en) | 2002-10-24 | 2007-08-07 | Lg Electronics Inc. | Electrodeless lamp system and bulb thereof |
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