JP2001297735A - 無電極放電ランプおよび無電極放電ランプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、無電極放電管の最冷点部の温度を
上昇させるため手段を備えた無電極放電ランプおよび無
電極放電ランプ装置を提供する。 【解決手段】 無電極放電管１と、無電極放電管１にマ
イクロ波エネルギーを供給するための側空洞共振器群か
らなる給電手段と、無電極放電管１の最冷点部の温度を
上昇させるために、保温部材３などの手段を設けた。こ
れにより最冷点部の温度が上昇し、無電極放電管１内部
の励起種密度が上がり、発光効率の向上が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電ランプ
とそれを用いた無電極放電ランプ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】無電極放電ランプは、有電極アーク放電
ランプに比べて、電磁エネルギーを充填物に結合しやす
く、放電発光のための充填物から水銀を省くことが可能
であり、かつ電極損失が無いことなどから高発光効率化
が望めるといった優れた利点を持つ。また、放電空間内
部に電極を持たないため、電極蒸発によるバルブ内壁の
黒化が発生しない。これによりランプ寿命を大幅に伸ば
すことが可能となる。これらの特徴から、無電極放電ラ
ンプは次世代の高輝度放電ランプとして、研究が近年盛
んに行われている。

【０００３】また、一般的に放電ランプ装置において
は、光源を小さくするほど点光源に近付き、配光設計が
より理想化できるため、光源であるプラズマアークの小
寸法化が強く求められる。例えば、標準的な液晶ビデオ
プロジェクター等への応用を考えると、放射光の利用効
率を高めるための光学設計上の都合から、約３ｍｍ以下
のプラズマアーク寸法が求められている。一方、無電極
放電ランプではプラズマアークの寸法は、バルブの内径
によって決定されているが、従来使用されてきた空洞共
振器を使用するマイクロ波無電極放電ランプ装置は、波
長によってプラズマ寸法の小型化が制限されるため、高
輝度の点光源が求められる応用分野には適さなかった。
そこで、空洞共振器よりも小さな空間にマイクロ波共振
電磁場を集中して供給できるマイクロ波エネルギー供給
装置が近年開発されてきている。

【０００４】以下に、特開平１０−１８９２７０号公報
に開示された「高周波エネルギー供給手段と高周波無電
極放電ランプ装置」に基づいて、図１２から図１３を参
照しながら従来の技術について説明する。

【０００５】特開平１０−１８９２７０号公報の高周波
エネルギー供給手段は、環状の導電性材料からなる電磁
誘導性機能部と、空隙からなる電気容量性機能部とを合
わせ持つ側空洞共振器を複数有し、内側に前記電気容量
性機能部が対向するように複数の前記側空洞共振器を円
環状に配置する側空洞共振器群の、円環中央部の共振マ
イクロ波電磁場により、放電などに必要なマイクロ波エ
ネルギーを供給する構成を有している。これにより、空
洞共振器よりも小さな空間にマイクロ波共振電磁場を集
中して供給できるマイクロ波エネルギー供給装置、およ
びそれを用いたマイクロ波無電極放電ランプ装置を提供
することを目的としている。

【０００６】図１２では側空洞共振器群の一例として、
導電性材料からなり円環状に回転対称形状をなす反射鏡
兼マイクロ波漏洩防止シールド１１３の内壁面から、同
じく導電性材料からなる４枚の板状のベイン１１２を中
央に向けて突出させたベイン型共振器を示している。反
射鏡兼マイクロ波漏洩防止シールド１１３に、接合され
た隣接するベイン１１２の接合部間の内壁表面と隣接す
るベイン１１２が形成する空間が電磁誘導性機能部とし
て働き、隣接するベイン突出部間の空隙が電気容量性機
能部として働く。同軸線路１１５の芯線は、ベイン１１
２の一つにハンダ付などにより電気的に接合され、マイ
クロ波結合手段１２５を形成している。同軸線路１１５
を通じて伝播したマイクロ波エネルギーは、マイクロ波
結合手段１２５が共振器内の発振アンテナとして機能す
ることによって、ベイン型共振器に結合される。なお、
ベイン型共振器の寸法は、結合されるマイクロ波エネル
ギーの周波数において共振するように予め設計されてい
る。

【０００７】１１１は球形中空の石英ガラス内部に金属
ハロゲン化物など発光材料と希ガスを封入した無電極放
電管である。ベイン型共振器の中央部に生じたマイクロ
波共振電場の中に無電極放電管１１１を置くことによ
り、前記無電極放電管１１１に必要なマイクロ波エネル
ギーが供給される。これにより、無電極放電管１１１内
のガスが放電を起こし発光する。放電による放射光は、
導体からなる反射鏡１１３により反射され、金属網１１
４を通じて外部に取り出される。反射鏡１１３と金属網
１１４を合わせて、マイクロ波漏洩防止手段として機能
している。

【０００８】図１３には、上記の側空洞共振器群からな
る無電極放電ランプを用いた高周波無電極放電ランプ装
置の側断面、および装置構成の概略を示す。無電極放電
ランプ１１１は、石英ガラスなどの透光性耐熱材料から
なり、内部に希ガスと、金属ハロゲン化物などの発光材
料を有している。無電極放電ランプ１１１は、同じく石
英ガラスなどからなる支持棒１１６により側空洞共振器
群１１２の中央部に支持されている。

【０００９】マイクロ波発信手段である発信器１１７か
ら発生したマイクロ波エネルギーは、同軸線などのマイ
クロ波伝播手段１１５を通して伝播し、側空洞共振器群
１１２に結合される。マイクロ波エネルギーにより側空
洞共振器群１１２の中央部に生じた共振マイクロ波電場
により無電極放電管１１１は放電を起こす。本例では側
空洞共振器群１１２の環状部１１３の内側は光反射面と
なっており、反射鏡を兼ねている。さらに、環状部兼反
射鏡１１３は導電性材料からなっており、光透過性の導
電性部材である金属網１１４と合わせて、マイクロ波の
漏洩を防止するマイクロ波漏洩防止手段を構成してい
る。無電極放電管１１１内部に封入された発光材料が放
電することにより生じた放射光は、反射鏡１１３で反射
され金属網１１４を通して外部に取り出される。

【００１０】以上の特開平１０−１８９２７０号公報の
高周波エネルギー供給手段によれば、マイクロ波無電極
放電においても、１０ｍｍ以下の比較的小さな寸法のプ
ラズマを放電維持することが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１４を用いて、以上
の特開平１０−１８９２７０号公報の高周波エネルギー
供給装置に記載の側空洞共振器群を用いた無電極放電ラ
ンプの課題を示す。図１４において、２は側空洞共振器
群の一種であるベイン型共振器のベイン先端部、１は無
電極放電管である。また、３は無電極放電管１の封止
部、４は無電極放電管１の支持棒接合部である。５は無
電極放電ランプ１内部に生じたプラズマであり、１４６
は蒸発せずに堆積した封入発光材料である。

【００１２】図１４に示すように、プラズマ５は側空洞
共振器群が作る電場方向に形成されるため、その方向に
あたる管壁部分１４７が集中して加熱されることにな
る。一方、封止部３と支持棒接合部４は熱容量が大きい
ために、他の部分に比べて温度が低くなる。封止部３と
支持棒接合部４のいずれかの部分が、無電極放電管１で
最も温度の低い部分「最冷点部」となる。蒸発していな
い発光材料１４６は、最冷点部およびその近傍に堆積す
る。

【００１３】このように、側空洞共振器群を用いた無電
極放電ランプは、電場が集中して供給されるために、無
電極放電管１の内壁のプラズマに近く温度が高い部分１
４７と、最冷点部での温度差が大きくなってしまうとい
う事実が新たに判明した。

【００１４】そのため、最冷点部の温度が低く発光材料
が十分に蒸発しないために、無電極放電管１内部の放電
媒体の密度が十分高くならず、結果として発光効率が低
くなってしまう。この課題は、従来の空洞共振器を用い
たマイクロ波無電極放電ランプでは、マイクロ波共振電
場が拡散しており、放電管の温度差が小さいために、現
れてこなかった課題であった。そこで、この最冷点部お
よびその近傍の管壁温度を上昇させるための技術が新た
に要求されている。

【００１５】本発明は、無電極放電管の最冷点部の温度
を上昇させるため手段を備えた無電極放電ランプおよび
無電極放電ランプ装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に記載の本発明は、無電極放電管と、前記
無電極放電管にマイクロ波エネルギーを供給するための
側空洞共振器群からなる給電手段と、前記無電極放電管
の最冷点部の温度を上昇させるための部材を備えたもの
である。

【００１７】また請求項５に記載の本発明は、無電極放
電管と、前記無電極放電管にマイクロ波エネルギーを供
給するための側空洞共振器群からなる給電手段と、前記
無電極放電管の外表面の少なくとも一部に赤外線反射膜
を備えたものである。

【００１８】また請求項６に記載の本発明は、無電極放
電管と、前記無電極放電管にマイクロ波エネルギーを供
給するための側空洞共振器群からなる給電手段とを備
え、前記無電極放電管の最冷点部およびその近傍におけ
る管壁の熱容量が他部位における管壁の熱容量に比べて
小さいことを特徴とするものである。

【００１９】また請求項９に記載の本発明は、無電極放
電管と、前記無電極放電管にマイクロ波エネルギーを供
給するための側空洞共振器群からなる給電手段とを備
え、前記無電極放電管の最冷点部およびその近傍の電場
強度が、前記無電極放電管の他部位の電場強度に比べて
強いことを特徴とするものである。

【００２０】請求項１３に記載の本発明は、請求項１か
ら１２のいずれかに記載の無電極放電ランプと、マイク
ロ波発信手段と、マイクロ波伝播手段とを備え、前記マ
イクロ波発信手段から発生したマイクロ波エネルギーは
前記マイクロ波伝播手段を通じて前記無電極放電ランプ
に結合されることを特徴とする無電極放電ランプ装置を
提供するものである。

【００２１】なお、本明細書内における「マイクロ波」
とは、３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数の電磁波を指
す。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図１１を用いて説明する。

【００２３】本発明の無電極放電ランプは、無電極放電
管の最冷点部の温度を上昇させるため手段を備えた構成
を特徴としており、その具体的手段として、保温部材、
伝熱部材、導電性部材、赤外線反射部材、最冷
点部の熱容量低減手段、最冷点部の電場強度増加手段
などがある。以下、〜の順に各具体的手段を備えた
無電極放電ランプの説明を行う。最後に各具体的手段
〜のいずれかを備えた無電極放電ランプを用いた無電
極放電ランプ装置の説明を行う。

【００２４】保温部材 図１から図３を用いて、最冷点部の温度を上昇させるた
めの膜を無電極放電管の表面に設けた例を示す。図１か
ら図３において１は球形中空の石英ガラス内部に金属ハ
ロゲン化物などの発光材料と希ガスを封入した無電極放
電管である。２は側空洞共振器群であるベイン型共振器
のベイン先端部である。３は保温部材となる、無電極放
電管１の封止部周辺の外表面に設けられた膜、４は保温
部材となる、支持棒接合部周辺の外表面に設けられた膜
である。

【００２５】保温部材３または４の材料として、酸化ジ
ルコニウムなどの高融点材料の粉末を低融点のフリット
ガラスなどと一緒に塗布して、焼き固めて膜状にしたも
ので構成すると、無電極放電管１点灯時に放射される赤
外線の大部分を吸収して発熱し、周辺部を保温する効果
を得ることができる。この機能をなす膜を保温膜と呼
ぶ。

【００２６】封止部が最冷点部である場合、図１の封止
部に保温膜３を設けることにより、最冷点部の温度を上
げることができる。また、支持棒接合部が最冷点部であ
る場合には、図２の支持棒接合部に保温膜４を設ければ
良い。しかしながら、実際には、封止部と支持棒接合部
のどちらが最冷点部となるかは、無電極放電管１の点灯
方向や、入力電力によって変化する。また、片方の温度
を上げても、もう一方が代わって最冷点部となり発光材
料が堆積するためにあまり効率が向上しない場合があ
る。そのため、図３に示すように、封止部とその周辺の
外表面の保温膜３、支持棒接合部とその周辺の外表面の
保温膜４の両方を設けることにより、さらに発光材料の
蒸発を促進することができる。

【００２７】保温膜３または４の塗布面積があまり小さ
すぎると十分な保温効果が得られないため、その観点か
らは面積は大きい方が望ましいが、膜の塗布面積があま
り大きすぎると、無電極放電管１から放射される必要な
光も遮ってしまう。そのため、適切な面積での設計が重
要である。しかしながら、無電極放電管１からの望まし
い配光は、周辺に設けられる光学系などによって大きく
変化するため、一意的に規定することは出来ない。ま
た、最冷点部の温度を適切に保つための保温膜の厚みに
ついても、無電極放電管の寸法や供給されるマイクロ波
エネルギーの量により大きく変化するため同様である。
そのため、周辺光学系の設計に合わせて、実験的に設計
を進めていくことが望ましい。

【００２８】次に、実際の実験結果とそれにより得られ
る効果について説明する。臭化インジウムを１ｍｇとア
ルゴンガス６７００Ｐａを封入した内径４ｍｍの石英ガ
ラスからなる球形の無電極放電管を準備し、これに、図
３に示す形態で酸化ジルコニウムを主材料とする保温膜
３および４を設けた場合と設けない場合を、ベイン型共
振器を用いて実際に点灯し比較した。

【００２９】無電極放電管へのマイクロ波入力が３０Ｗ
の条件において、保温膜を設けていない場合のランプ効
率は４４ｌｍ／Ｗであったが、保温膜を設けた場合では
ランプ効率は７１ｌｍ／Ｗに上昇した。したがって、無
電極放電管の最冷点部周辺部に保温膜を設けることによ
り、６０％以上の発光効率の向上が得られたことにな
る。これは最冷点部温度の上昇に伴い、無電極放電管内
部の発光材料の蒸発量が増加し、励起種密度が増加した
ことが理由であると考えられる。

【００３０】以上の説明では、保温部材として、酸化ジ
ルコニウムを用いた例で説明したが、材料はこれに限定
されるものではない。材料選択の基準は、誘電体であ
り、ランプ点灯時の無電極放電管の温度（石英ガラスの
場合最高で１０００度程度）で分解・溶融・蒸発などせ
ずに耐えられることと、赤外線の少なくとも一部を吸収
して、保温効果を得られることである。さらに、可視光
に対する反射率が高ければ、反射した可視光を無電極放
電管の内側に戻し、所望の方向に再放射することがで
き、より発光効率を向上することが出来るため、白色ま
たはそれに近い材料が望ましい。したがって、上記の基
準に該当すれば、その他の材料を用いても同様の効果を
得ることが出来る。

【００３１】以上、無電極放電管の材料として石英ガラ
ス、最冷点部温度上昇のための部材として保温部材を用
いた形態を示したが、これに限定されるものではない。
図４に示すのは、無電極放電管の主材料として、透光性
アルミナセラミックスを用いた形態であり、右側はその
断面を示している。セラミックス無電極放電管１は、中
空円筒状の側面部材１０、上側蓋材８、下側蓋材９、支
持棒１１、封止部材１２が接合されており、その内側中
空部分に放電発光材料が封入されている。無電極放電管
１は側空洞共振器群２からマイクロ波エネルギーの供給
を受けて放電発光する。

【００３２】このような形態で配置された場合、無電極
放電ランプ点灯時に放電プラズマは、ベイン２の方向に
延在し、側面部材１０に最も大きな熱負荷を与える。し
たがって、最冷点部は支持棒１１、または上側蓋材８の
近傍に表れる可能性が高い。そこで、その周辺の部材
８、９、１１、１２を形成している透光性アルミナセラ
ミックスに対して、タングステンやモリブデンなどの金
属を導電性が出ない範囲で添加することで、光吸収率を
大きくすることができる。これにより、この部材８、
９、１１、１２の温度が上昇し保温効果を呈する。それ
により、石英ガラスを用いた前記の形態と同様に、無電
極放電管１内部の励起種密度が増加し、発光効率を向上
させることができる。

【００３３】伝熱部材 以上、最冷点部の温度を上昇させる手段として、保温部
材を用いる方法を示したが、外表面に設けた膜で最冷点
部の温度を上昇させる手段はこれに限定されるものでは
ない。誘電部材として例えば、ダイアモンド、酸化ベリ
リウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などの膜は伝熱
性が石英ガラスより高い。これらの伝熱部材を無電極放
電管外表面上の少なくとも温度の高い部分、すなわち最
冷点部近傍以外の部分に設けてやることで、熱の拡散性
が良くなる。無電極放電管の点灯時の温度差を低減する
ことができ、結果として最冷点部の温度を上昇させるこ
とができる。

【００３４】導電性部材 以上、最冷点部の温度を上昇させる手段として、保温部
材を用いる方法を示したが、外表面に設けた膜で最冷点
部の温度を上昇させる手段はこれに限定されるものでは
ない。アルミや銀などの金属薄膜、ＩＴＯなどの透明導
電膜のような導電性材料（導電性部材）を、無電極放電
管の最冷点部近傍の外表面上に設けても良い。すると、
導電性材料は側空洞共振器群から放電プラズマに供給さ
れる高周波エネルギーの一部を用いて発熱し、最冷点部
の温度を上昇させることができる。

【００３５】また、図４の８、９、１１、１２を形成し
ている透光性アルミナセラミックに対して、タングステ
ンなどの金属を導電性が出る範囲で添加することで、導
電性部材とすることが可能である。この場合、導電性部
材となった８、９、１１、１２は、側空洞共振器群から
放電プラズマに供給される高周波エネルギーの一部を用
いて発熱し、最冷点部の温度を上昇させることができ
る。

【００３６】赤外線反射部材 次に図５を用いて、無電極放電管の外表面の少なくとも
一部に誘電体からなる赤外線反射部材を備えた形態を説
明する。上記説明と同様に、図５において、１は無電極
放電管、２は側空洞共振器群であるベイン型共振器のベ
イン先端部である。３は誘電体からなり、無電極放電ラ
ンプの点灯時の管表面温度（石英ガラスの場合１０００
℃以下）で損なわれることのない耐熱性を有している赤
外線反射膜である。赤外線反射膜３として、酸化タンタ
ルと酸化シリコンの多層膜、あるいは酸化チタンと酸化
シリコンの多層膜などを用いることができる。無電極放
電管１内部から生じた放射光のうち、赤外線の大部分は
この赤外線反射膜によって反射され、無電極放電管１内
部に戻っていく。一方無電極放電管１から生じた放射光
のうち可視光の大部分は透過して取り出されるような特
性を有している。

【００３７】そのため、戻った赤外線の効果で、無電極
放電管１の温度は全体的に上昇することとなり、最冷点
部温度もそれにつれて上昇する。実施の形態１と同様
に、最冷点部温度の上昇に伴い無電極放電管１内部の発
光材料の蒸発量が増加し、励起種密度が増加すること
で、発光効率を向上させることができる。

【００３８】なお、ここでは可視光を透過する赤外線反
射膜で、無電極放電管全体を覆った例を示したが、赤外
線反射膜を用いる形態はこれに限られるものではない。
反射した赤外線が最冷点部およびその近傍に反射されて
戻る外表面の一部分にのみ設けるだけでも、同様の効果
を得ることができる。

【００３９】なおまた、以上の赤外線反射膜を用いた形
態は石英ガラスを用いた無電極放電管だけに効果がある
ものではない。例えば、透光性アルミナセラミックスな
どからなる無電極放電管を用いても同様な効果を得るこ
とができる。

【００４０】最冷点部の熱容量低減手段 次に、図６を用いて、無電極放電管の最冷点部およびそ
の近傍の熱容量を小さくする形態について説明する。上
記の説明と同様に、図６において、１は石英ガラスから
なる球形の無電極放電管、２は側空洞共振器群であるベ
イン型共振器のベイン先端部である。このような配置
で、無電極放電ランプが動作すると、発明が解決しよう
とする課題で述べたように、プラズマは側空洞共振器群
が作る電場方向に形成されるため、その方向にあたるベ
インに近い管壁部分３が集中して加熱されることにな
る。ここでｔ₁は、ベインに近い管壁温度の高い部分の
管壁厚さ、ｔ₂は無電極放電管封止部や支持棒接合部な
どの最冷点部近傍の管壁厚さである。ここでｔ₁をｔ₂よ
り大きくすることにより、最冷点部近傍の管壁の熱容量
が小さくなり、他の部位に比べて温度が上昇しやすくな
る。したがって、無電極放電ランプ点灯時の最冷点部温
度が高くなり、発光効率を向上させることができる。

【００４１】ここでは、無電極放電管を石英ガラスで形
成した形態で示したが、透光性アルミナなどのセラミッ
クスで形成した無電極放電管でも、最冷点部近傍の管壁
の厚さを薄くすることで、同様の効果を得ることができ
る。

【００４２】また、最冷点部近傍の管壁の熱容量を小さ
くする手段は、管壁を薄くすることだけに限られるもの
ではない。例えば、石英ガラスや透光性アルミナセラミ
ックスなどからなる無電極放電管の最冷点部近傍のみ
に、熱容量が小さくなるような金属などの不純物をドー
プすることにより、同様な効果を得ることができる。

【００４３】最冷点部の電場強度増加手段 次に、図７から図１０を用いて、無電極放電管の最冷点
部およびその近傍に、前記無電極放電管の他部位に比べ
てより強い電場分布が与えられるように側空洞共振器群
と放電管を設けた形態について示す。図７から図１０に
おいて１は球形中空の石英ガラス内部に金属ハロゲン化
物などの発光材料と希ガスを封入した無電極放電管であ
る。２は側空洞共振器群であるベイン型共振器のベイン
先端部である。

【００４４】図７は、無電極放電管１の最冷点部および
その近傍を、ベイン先端部２間隙の中央部およびその近
傍に配置した形態である。無電極放電管１の支持棒接合
部４近傍が最冷点部である場合、図７のように、最冷点
部である支持棒接合部４をベイン先端部２の中央部近傍
にずらして配置することにより、ベイン先端部２から最
冷点部近傍に与えられる電場を、無電極放電管の他部位
に比べて強くすることができる。

【００４５】次に、実際の実験結果とそれにより得られ
る効果について説明する。臭化インジウムを２ｍｇとよ
う化ナトリウム１ｍｇとアルゴンガス６７００Ｐａを封
入した内径４ｍｍの石英ガラスからなる球形の無電極放
電管を準備し、これを図１４に示すように従来どおりに
配置した場合と、図７に示すように支持棒接合部４をベ
イン先端部２間隙の中央部近傍にずらして配置した場合
を、実際に点灯し比較した。

【００４６】無電極放電ランプへのマイクロ波入力が３
０Ｗの条件において、図１４に示す従来の配置でのラン
プ効率は３８ｌｍ／Ｗであったが、図７に示すずらして
配置した場合のランプ効率は５８ｌｍ／Ｗに上昇した。
したがって、最冷点部である支持棒接合部４をベイン先
端部２の中央部近傍にずらして配置することにより、５
０％以上の発光効率の向上が得られたことになる。

【００４７】点灯時に生じるプラズマ５は、最も電場の
強い場所を中心に生じようとする。そこで、側空洞共振
器群の内側突出部であるベイン先端部２間隙の中央部お
よびその近傍に、無電極放電管の最冷点部を配置するこ
とにより、プラズマ５が最冷点部に近づくこととなり、
結果として最冷点部温度が上昇する。これにより、これ
までに示した他の実施の形態と同様に、点灯時の発光効
率を向上することができる。

【００４８】なお、図７のように無電極放電管１の中心
部をベイン先端部２間隙の中央部からずらして配置する
と、今度は上側の封止部の内表面温度が下がり、最冷点
部となる場合がある。この場合に図８に示すように、封
止部の外表面などに上述した形態（保温部材）で示し
た保温膜などの最冷点部温度を上昇させる部材６を設け
てやることにより、相乗効果でさらに発光効率が向上す
る。

【００４９】なおまた、無電極放電管の最冷点部および
その近傍の電場分布を強くする手段は以上の形態に限ら
れるものではない。例えば、支持棒接合部が最冷点部で
あった場合、図９に示すように支持棒接合部の近傍のベ
イン先端部間隙２が狭くなるように、７で示す部分を他
の部分に比べて突き出たような形状にすることで、最冷
点部近傍の電場分布が強くなり、最冷点部の温度を上昇
させることができる。また、図１０に示すように、第１
の最冷点部である支持棒接合部と、第２の最冷点部であ
る封止部双方の近傍のベイン先端部間隙２が狭くなるよ
うに、部分７を他の部分に比べて突き出たような形状に
してやることでより大きな効果が得られる場合もある。

【００５０】なお、以上の最冷点部近傍の電場分布を強
くする手段は石英ガラスを用いた無電極放電管だけに効
果があるものではない。例えば、透光性アルミナセラミ
ックスなどからなる無電極放電管を用いても同様な効果
を得ることができる。

【００５１】以上の〜の各具体的手段を備えた無電
極放電ランプによれば、側空洞共振器群を用いた無電極
放電ランプの最冷点部の温度を上昇させることができ、
発光効率を向上させるという効果を得ることができる。
なお、上記〜の各具体的手段は単独で実施しても効
果があるが、図８に示したように、複数を合わせて用い
ることで、より高い効果を得ることができる。

【００５２】最後に、以上の具体的手段〜のいずれ
かを備えた無電極放電ランプを用いた無電極放電ランプ
装置の例を、図１１を用いて説明する。

【００５３】図１１は、具体的手段〜のいずれかを
備えた無電極放電ランプを用いた無電極放電ランプ装置
の側断面、および装置構成の概略図である。無電極放電
管１１１は、石英ガラスなどの透光性耐熱材料からな
り、内部に希ガスと、金属ハロゲン化物などの発光材料
を有している。無電極放電管１１１は、同じく石英ガラ
スなどからなる支持棒１１６により側空洞共振器群１１
２の中央部に支持されている。無電極放電管１１１は具
体的手段〜を用いたいずれかの方法により、最冷点
部の温度が上昇する手段が設けられていればよい。図１
１では保温部材で説明した、保温膜１１８を設けたも
のを示している。

【００５４】マイクロ波発信手段である発信器１１７か
ら発生したマイクロ波エネルギーは、同軸線などのマイ
クロ波伝播手段１１５を通して伝播し、ベイン型共振器
などの側空洞共振器群１１２に結合される。マイクロ波
エネルギーにより側空洞共振器群１１２の中央部に生じ
た共振マイクロ波電場により無電極放電管１１１は内部
で放電を起こす。側空洞共振器群１１２の環状部１１３
の内側は光反射面となっており、反射鏡を兼ねている。
さらに、環状部兼反射鏡１１３は導電性材料からなって
おり、光透過性の導電性部材である金属網１１４と合わ
せて、マイクロ波の漏洩を防止するマイクロ波漏洩防止
手段を構成している。無電極放電管１１１内部に封入さ
れた発光材料が放電することにより生じた放射光は、反
射鏡１１３で反射され金属網１１４を通して外部に取り
出される。

【００５５】以上の無電極放電ランプ装置においては、
従来の側空洞共振器群を用いた無電極放電ランプ装置に
比べて無電極放電管１の最冷点部温度が上昇するため
に、発光効率が向上する。

【００５６】さらに上記各具体的手段〜のいずれか
を備えた無電極放電ランプおよび無電極放電ランプ装置
においては、無電極放電管１の最冷点部温度が上昇する
ために、無電極放電管の温度が均熱化され、点灯時の無
電極放電管の熱歪みが少なくなる。

【００５７】なお、上記各具体的手段〜のいずれか
を備えた無電極放電ランプにおいては、側空洞共振器群
としてベイン型共振器を用いた形態でのみ示したが、無
論側空洞共振器群はこれに限られるものではない。例え
ば、ホールスロット型共振器でも同様の効果を得ること
が可能である。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、側空洞共
振器群を用いた無電極放電ランプの最冷点部温度を上昇
させることができ、発光効率を向上できるという顕著な
効果が得られる。さらに、無電極放電管の管壁温度を均
熱化することで点灯時の無電極放電管の熱歪みが少なく
なるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（保温部材）による無電極
放電ランプを示す側面図

【図２】本発明の実施の形態（保温部材）による無電極
放電ランプを示す側面図

【図３】本発明の実施の形態（保温部材）による無電極
放電ランプを示す側面図

【図４】本発明の実施の形態（保温部材）による無電極
放電ランプを示す側面図

【図５】本発明の実施の形態（赤外線反射部材）による
無電極放電ランプを示す側面図

【図６】本発明の実施の形態（最冷点部の熱容量低減手
段）による無電極放電ランプを示す側面図

【図７】本発明の実施の形態（最冷点部の電場強度増加
手段）による無電極放電ランプを示す側面図

【図８】本発明の実施の形態（最冷点部の電場強度増加
手段）による無電極放電ランプを示す側面図

【図９】本発明の実施の形態（最冷点部の電場強度増加
手段）による無電極放電ランプを示す側面図

【図１０】本発明の実施の形態（最冷点部の電場強度増
加手段）による無電極放電ランプを示す側面図

【図１１】本発明の実施の形態による無電極放電ランプ
装置を示す概略図

【図１２】従来の側空洞共振器群を用いた無電極放電ラ
ンプを示す斜視図

【図１３】従来の側空洞共振器群を用いた無電極放電ラ
ンプ装置を示す概略図

【図１４】従来の側空洞共振器群を用いた無電極放電ラ
ンプを示す側面図

【符号の説明】

１，１１１ 無電極放電ランプ ２ ベイン先端部 ３，４ 保温部材 １１２ 側空洞共振器群（ベイン型共振器）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA17 GB07 5C039 PP16

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無電極放電管と、前記無電極放電管にマイ
   クロ波エネルギーを供給するための側空洞共振器群から
   なる給電手段と、前記無電極放電管の最冷点部の温度を
   上昇させるための部材を備えたことを特徴とする無電極
   放電ランプ。
2. 【請求項２】前記最冷点部の温度を上昇させるための部
   材が、前記無電極放電管の最冷点部およびその近傍に設
   けられた保温部材であり、前記無電極放電管から放射さ
   れる赤外線の少なくとも一部を吸収することを特徴とす
   る請求項１記載の無電極放電ランプ。
3. 【請求項３】前記最冷点部の温度を上昇させるための部
   材は、前記無電極放電管の外表面上の少なくとも一部に
   設けられた伝熱部材であり、前記無電極放電管の主たる
   形成部材よりも熱伝導度が高いことを特徴とする請求項
   １記載の無電極放電ランプ。
4. 【請求項４】前記最冷点部の温度を上昇させるための部
   材は、前記無電極放電管の外表面上の少なくとも最冷点
   部およびその近傍に設けられた導電性部材であり、前記
   導電性は前記給電手段から供給されるマイクロ波エネル
   ギーの一部を用いて発熱することを特徴とする請求項１
   記載の無電極放電ランプ。
5. 【請求項５】無電極放電管と、前記無電極放電管にマイ
   クロ波エネルギーを供給するための側空洞共振器群から
   なる給電手段と、前記無電極放電管の外表面の少なくと
   も一部に赤外線反射部材を備えることを特徴とする無電
   極放電ランプ。
6. 【請求項６】無電極放電管と、前記無電極放電管にマイ
   クロ波エネルギーを供給するための側空洞共振器群から
   なる給電手段とを備え、前記無電極放電管の最冷点部お
   よびその近傍における管壁の熱容量が他部位における管
   壁の熱容量に比べて小さいことを特徴とする無電極放電
   ランプ。
7. 【請求項７】前記無電極放電管の最冷点部およびその近
   傍の管壁厚さが、前記無電極放電管の他部位の管壁厚さ
   に比べて薄くなっていることを特徴とする請求項６記載
   の無電極放電ランプ。
8. 【請求項８】前記無電極放電管の最冷点部およびその近
   傍の管壁に、前記無電極放電管の他部位の管壁に比べて
   熱容量が小さくなるような不純物を混ぜることを特徴と
   する請求項６記載の無電極放電ランプ。
9. 【請求項９】無電極放電管と、前記無電極放電管にマイ
   クロ波エネルギーを供給するための側空洞共振器群から
   なる給電手段とを備え、前記無電極放電管の最冷点部お
   よびその近傍の電場強度が、前記無電極放電管の他部位
   の電場強度に比べて強いことを特徴とする無電極放電ラ
   ンプ。
10. 【請求項１０】前記無電極放電管の最冷点部およびその
    近傍を、側空洞共振器群の内側突出部間隙の中央部およ
    びその近傍に配置することを特徴とする請求項９に記載
    の無電極放電ランプ。
11. 【請求項１１】前記無電極放電管の最冷点部およびその
    近傍での、側空洞共振器群の内側突出部間隙を小さくす
    ることを特徴とする請求項９に記載の無電極放電ラン
    プ。
12. 【請求項１２】側空洞共振器群は、ベイン型共振器であ
    ることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか
    に記載の無電極放電ランプ。
13. 【請求項１３】請求項１から１２のいずれかに記載の無
    電極放電ランプと、マイクロ波発信手段と、マイクロ波
    伝播手段とを備え、前記マイクロ波発信手段から発生し
    たマイクロ波エネルギーは前記マイクロ波伝播手段を通
    じて前記無電極放電ランプに結合されることを特徴とす
    る無電極放電ランプ装置。