JP2005071789A - 無電極放電灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 周囲が低温時でも光出力の低下することのない高効率の無電極放電灯装置を提供する。
【解決手段】 内面に蛍光体層が設けられていてアマルガムを内設する放電ランプと、前記放電ランプに電磁エネルギーを供給する誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路と、を備えてなる無電極放電灯装置であって、前記放電ランプの温度を検知する温度検知部を有してなり、前記放電ランプは、略電球形状の外管バルブと、前記外管バルブに設けた中空部に接続して前記アマルガムを内設する排気管と、を有し、前記誘導コイルは前記排気管の外周部に巻回されてなり、前記放電ランプの低温時に通電される低温時誘導コイルと、前記放電ランプの高温時に通電される高温時誘導コイルとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部電極を有することなく誘導コイルに高周波電流を通電することよって点灯する無電極放電灯の点灯装置に関するものである。

従来から、無電極放電灯装置は知られている。無電極放電灯は、外部電極がないので、一般の放電等と比べて、長寿命という利点を有している。図３に示すように、無電極放電灯装置は、内面に蛍光体層が設けられていて内部に放電ガスである水銀蒸気と希ガスとを封入した放電ランプ５１と、放電ランプ５１に電磁エネルギーを供給する誘導コイル５２と、誘導コイル５２に高周波電流を供給する点灯回路５３とからなっている。誘導コイル５２に高周波電流が通電されると、放電ランプ５１内部に高周波電磁界が発生して、放電ガスを励起することにより、紫外線を発生させて、これを蛍光体の作用によって可視光に変換するものである。

しかしながら、外気温が極めて低いときには、水銀の蒸気圧が低下してしまい、光出力が低下してしまうことがあった。

この無電極放電灯装置を改良して、高周波電磁界を発生用の誘導コイルに加えて、金属部材を直接加熱する加熱コイルを設けることにより、放電ランプの温度を上昇させることにより、低温時での光出力の低下を抑制する構成が、実開平６−５００６号公報（特許文献１）に開示されている。しかしながら、この構成では、誘導コイルと加熱コイルとを同時に動作させるために、点灯回路の効率が低下することがあった。

また、実開平９−３２０５２３号公報（特許文献２）には、図４に示すように、外管バルブ５６と、外管バルブ５７に設けた中空部５９に接続する細管５８とからなる放電ランプ５１の細管５８内にアマルガム６０を入れて、誘導コイル５２を細管５８の外周部に巻回されている構成が開示されている。こうすることにより、アマルガム６０を誘導コイル５２のエネルギーを受けて加熱されて、水銀の蒸気圧が低下することを抑制して、光出力が低下を防止することができる。しかしながら、この構成では、誘導コイル５２は、高周波電磁界を発生させるためのエネルギーとアマルガム６０を加熱するためのエネルギーとを供給することが必要となり、やはり効率が低下することがあった。
実開平６−５００６号公報 実開平９−３２０５２３号公報

本願発明は、上記従背景技術に鑑みて発明されたものであり、周囲が低温時でも光出力の低下することのない高効率の無電極放電灯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本願発明の無電極放電灯装置は、内面に蛍光体層が設けられていてアマルガムを内設する放電ランプと、前記放電ランプに電磁エネルギーを供給する誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路と、を備えてなる無電極放電灯装置であって、前記放電ランプの温度を検知する温度検知部を有してなり、前記放電ランプは、略電球形状の外管バルブと、前記外管バルブに設けた中空部に接続して前記アマルガムを内設する排気管と、を有し、前記誘導コイルは前記排気管の外周部に巻回されてなり、前記放電ランプの低温時に通電される低温時誘導コイルと、前記放電ランプの高温時に通電される高温時誘導コイルとを有することを特徴としている。

本願発明の無電極放電灯装置においては、誘導コイルは、放電ランプの低温時に通電される低温時誘導コイルと、前記放電ランプの高温時に通電される高温時誘導コイルとを有しているので、周囲が低温であっても、低温時誘導コイルを使用することにより、効率的にアマルガムを加熱して、水銀蒸気圧を一定以上に保持して光出力の低下することなく、放電させることができる。また、温度検知部を有しているので、放電ランプの温度に応じて、効率的に放電させることができる。

このようにすることにより、比較的低価格な点灯回路で点灯可能な無電極放電灯装置であって、周囲が低温時でも光出力の低下することのない無電極放電灯装置を提供することができる。

図１、２は、本願の請求項１に対応した実施形態である無電極放電灯装置を示している。図１は、本実施形態の放電ランプ１の断面図である。このものの外形は、略電球形状の外管バルブ２と、この外管バルブ２の内部に設けた中空部６で外管バルブ２接続する排気管５とからなっている。外管バルブ２及び排気管５とはガラス製のものを通常は使用する。また、外管バルブ２の周壁には、蛍光体層３及び保護膜４とが塗布されている。ここで、蛍光体材料の燒結材としては、Al₂O₃、Y₂O₃、MgO等があげられる。これらの燒結材の添加量を増すことにより、蛍光体を保護して劣化を防止することができる。また、放電ランプ１の内部には、放電ガスとしての水銀と、アルゴンやクリプトン等の希ガスとが封入されている。さらに、排気管５の内部には、水銀の蒸気圧を制御するためのアマルガム７と、これの位置を固定するためのガラスロッド１０が入れられている。また、排気管５には、アマルガム７が外管バルブ２の側に移動しないように、凹部１１が設けられている。

中空部６であって、排気管５の外周部分には低温時誘導コイル９と高温時誘導コイル８が巻回されている。図２に示すように、これらの誘導コイルは銅線を巻回したものであり、低温時誘導コイル９は、アマルガム７の近傍であって、凹部１１のガラスロッド１０の側に配置され、高温時誘導コイル８は、凹部１１の外管バルブ２の側に配置されている。ここで、低温時誘導コイル９と高温時誘導コイル８の各々の巻数と、直径とを略同じとすることにより、両方のコイルのインダクタンス値を略同じ値にしている。また、必要に応じて、各々のコイルの巻線と排気管５との間にフェライトのような高周波軟質磁性体を設けることにより（図示せず）、コイルに通電したときに発生する高周波電磁界を大きくすることができ、周波数を低減することも可能となる。さらに、排気管５の外部であって外管バルブ２の反対側には温度検知部１３が設けられている。この温度検知部１３は、低温時誘導コイル９、高温時誘導コイル８との各々の電気抵抗を測定することにより、それぞれの巻線の位置での放電ランプ１の温度を検知するものである。また、放電ランプ１に対して、低温時誘導コイル９、高温時誘導コイル８、温度検知部１３等を固定するために、口金１２が設けられている。

無電極放電灯装置は、放電ランプ１の排気管５の外周部に配設した低温時誘導コイル９と高温時誘導コイル８とを点灯回路１４に接続させている。ここで、低温時誘導コイル９と高温時誘導コイル８とは、それぞれを並列に点灯回路１４に接続して、温度検知部１３によって測定された各々のコイル部分の放電ランプ１の部分に応じて、通電を切換えるようになっている。まず、放電ランプ１が通常以上の温度以上のとき、つまり、内部の水銀の蒸気圧が所定値以上の時は、高温時誘導コイル８のみに高周波電流を通電させる。なお、高周波電流の周波数は、高周波軟質磁性体のない構造（いわゆる空心コイル構造）の場合で、数ＭＨｚ〜数十ＭＨｚ、高周波軟質磁性体のある構造の場合で数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚである。ここで、高温時誘導コイル８により高周波電磁界が発生して、放電ランプ１の内部にある放電ガスが電子と衝突して、電離状態になり、放電が発生する。放電した放電ガスは、一度励起状態になった後、紫外線を放出して、基底状態に戻る。この紫外線が蛍光体材料にあたることにより、可視光に変換されて、可視光が放出される。

次に、放電ランプ１が低温の場合には、このことを温度検出部１３によって検知する。そして、低温時誘導コイル９のみに高周波電流を通電させる。低温時誘導コイル９は、アマルガム７の近傍に巻回されているので、このコイルによって発生する高周波磁界により、アマルガム７の内部に渦電流が発生して、自己発熱により温度が上昇する。この結果として、アマルガム７から水銀蒸気が発生して、放電ランプ１の温度が上昇する。このことは、温度検知部１３によって検知され、高温時誘導コイル８の温度が所定値になった時に、高周波電流を通電するコイルを低温時誘導コイル９から高温時誘導コイル８に切換える。こうすることにより、放電ガスである水銀の蒸気圧が高くなり、光出力が低下することなく、可視光が放出される。さらに、調光や外部温度の変化によって、低温時誘導コイル９の温度が低下した時には、高周波電流を通電するコイルを低温時誘導コイル９へと切換えて、アマルガム７を加熱させる。こうすることにより、放電ランプ１の温度を上昇させて水銀の蒸気圧の低下を抑制して、光出力の低下を防止させる。

以上説明したように、本実施形態の無電極放電灯装置においては、放電ランプの低温となったときに、高周波電流を通電させるコイルを高温時誘導コイルから低温時誘導コイルへと切換える。こうすることにより、アマルガムを自己発熱させて加熱し、放電ランプの温度を上昇させている。この結果として、調光や外部温度の変化によって放電ランプの温度が低下しても、すぐに元の温度に上昇させることができ、光出力の低下を防止することができる。

また、低温時誘導コイルと高温時誘導コイルとのインダクタンス値が略等しく、放電ランプの点灯時において、低温時誘導コイル又は高温時誘導コイルのいずれかのみに通電されているものであるので、いずれのコイルに通電している場合でも点灯回路からの出力電圧・電流は一定となる。したがって、点灯回路の出力を制御する必要がなく、回路構成を必要以上に複雑にすることがなく、コストダウンをはかることができる。

さらに、温度検知部は、それぞれのコイル抵抗値を測定することにより温度を検知するような放電ランプの温度を間接的に検知するものであるので、熱電対のような温度センサを別に取り付ける必要がなく、通常の点灯回路に、電流・電圧検知回路を付加するだけで、温度検知が可能となる。

本願発明に係る放電ランプの断面図である。 本願発明の誘導コイルの斜視図である。 従来の無電極放電装置の構成図である。 従来の別の無電極放電装置の放電ランプの断面図である。

符号の説明

１ 放電ランプ
２ 外管バルブ
３ 蛍光体層
４ 保護膜
５ 排気管
６ 中空部
７ アマルガム
８ 高温度誘導コイル
９ 低温時誘導コイル
１０ ガラスロッド
１１ 凹部
１２ 口金
１３ 温度検出部
１４ 点灯回路

Claims (4)

1. 内面に蛍光体層が設けられていてアマルガムを内設する放電ランプと、前記放電ランプに電磁エネルギーを供給する誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路と、を備えてなる無電極放電灯装置であって、
   前記放電ランプの温度を検知する温度検知部を有してなり、
   前記放電ランプは、略電球形状の外管バルブと、前記外管バルブに設けた中空部に接続して前記アマルガムを内設する排気管と、を有し、
   前記誘導コイルは前記排気管の外周部に巻回されてなり、前記放電ランプの低温時に通電される低温時誘導コイルと、前記放電ランプの高温時に通電される高温時誘導コイルとを有することを特徴とする無電極放電灯装置。
2. 前記低温時誘導コイルのインダクタンス値と前記高温時誘導コイルのインダクタンス値とが略等しいことを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装置。
3. 前記温度検知部は、前記放電ランプの温度を間接的に検知するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極放電灯装置。
4. 前記放電ランプの点灯時において、前記低温時誘導コイル、又は、前記高温時誘導コイルのいずれかのみに通電されているものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無電極放電灯装置。
   
   

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