JP2005100835A

JP2005100835A - 無電極放電灯及び無電極放電灯光源装置

Info

Publication number: JP2005100835A
Application number: JP2003333879A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsuo; 茂樹松尾; Kazuhiko Sakai; 和彦酒井
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: JP4203651B2

Abstract

【課題】
内管内部への紫外線の放射を減らすことにより誘導コイルの劣化を防止し、効率的にバルブの外部へ紫外線を放射することにより、長寿命で効率のよい無電極放電灯を提供する。
【解決手段】
略電球形状の外管と、この外管外面から内へ突入する筒状に形成されて高周波電磁界を発生させる誘導コイルをその内に位置させる内管とを備えるバルブを有し、このバルブ内に放電ガスを封入してなる無電極放電灯において、前記外管の前記放電ガスと接する表面に外管ガラス保護膜を形成してなり、前記内管の前記放電ガスと接する表面に内管ガラス保護膜を形成してなり、前記外管ガラス保護膜の紫外線透過率は、前記内管ガラス保護膜の紫外線透過率よりも高くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ内部に電極を持たない無電極放電灯に関し、さらに詳しくは、紫外線を放射する無電極放電灯に関するものである。

従来から照明器具には無電極放電灯といわれるものがある。無電極放電灯の一例としては、筒状の内管を備え、放電ガスが封入されたバルブと、この内管内に収納された誘導コイルとを有してなるものがある。前記誘導コイルに高周波電流を通電し、前記バルブ内の放電ガスに高周波電磁界を作用させることによって放電ガスを励起させる。励起された放電ガスが基底状態に戻る際に紫外線が放射され、前記バルブの内面に形成してなる蛍光体膜で紫外線が可視光に変換されるようになっている。

ここで、前記バルブの内面に蛍光体膜を形成せず、前記バルブのガラス材料として紫外線透過ガラスを使えば、紫外線を放射する無電極放電灯となり、殺菌や、半導体プロセス、紫外線硬化などの目的で用いることができる。

ところで、このような無電極放電灯は放電ガスとして水銀と希ガスを用いており、長時間点灯すると水銀とガラス材料が反応してガラスに黒化や着色が発生し、その結果発光効率が低下するおそれがあった。また、紫外線を可視光に変換する際に発生する熱により、内管内部の温度が上昇し、その結果誘導コイルが温度上昇により劣化するおそれがあった。

上述のようなガラスの黒化や着色の問題については、従来、バルブ内面にガラス保護膜を塗布することで防止している。その例として、特開平０７−２７２６８８号公報（特許文献１）で開示されているものがある。

また、内管内部の温度上昇による誘導コイルの劣化を防止するための構成としては、バルブの外管の放電ガスと接する表面に紫外線−可視光変換層を形成し、内管の放電ガスと接する表面に紫外線反射層を形成する構成が特開２００２−３１９３７３号公報（特許文献２）に開示されている。この構成では、内管の表面で紫外線−可視光変換が行われないため、内管表面での熱の発生がなく、内管内部の温度上昇を抑えることができ、その結果、誘導コイルの温度上昇による劣化を防止することができる。
特開平０７−２７２６８８号公報特開２００２−３１９３７３号公報

従来の無電極放電灯から紫外線−可視光変換層をなくして紫外線を放射する無電極放電灯として使用する場合、内管内部に放射された紫外線によって誘導コイルが劣化し、その結果無電極放電灯の寿命が短くなるおそれがあった。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、内管内部への紫外線の放射を減らすことにより誘導コイルの紫外線による劣化を防止し、効率的にバルブの外部へ紫外線を放射することにより、長寿命で効率のよい無電極放電灯を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、略電球形状の外管と、この外管外面から内へ突入する筒状に形成されて高周波電磁界を発生させる誘導コイルをその内に位置させる内管とを備えるバルブを有し、このバルブ内に放電ガスを封入してなる無電極放電灯において、前記外管の前記放電ガスと接する表面に外管ガラス保護膜を形成してなり、前記内管の前記放電ガスと接する表面に内管ガラス保護膜を形成してなり、前記外管ガラス保護膜の紫外線透過率は、前記内管ガラス保護膜の紫外線透過率よりも高くする。

本発明の無電極放電灯では、外管ガラス保護膜の紫外線透過率を、内管ガラス保護膜の紫外線透過率よりも高くすることにより、内管内部への紫外線の放射を減らし、誘導コイルの紫外線による劣化を防止することができる。また、効率的にバルブの外部へ紫外線を放射できる。その結果、長寿命で効率のよい無電極放電灯を提供することができる。

本発明の実施形態を図１〜３に基づいて説明する。

図１に本発明に係る無電極放電灯の断面図を示す。紫外線透過ガラスからなる外管１と、筒状の内管２、そして排気細管６により、バルブ３が形成されている。バルブ３内には水銀及びアルゴンやクリプトン等の希ガスが放電ガスとして封入してある。また、筒状の内管２の内部には誘導コイル７が挿入してあり、高周波電源８により誘導コイル７に数百ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波電流を流すことでバルブ３内に高周波電磁界を生じさせる。この高周波電磁界により放電ガスが励起され、基底状態に戻る時に紫外線を発生し、発生した紫外線をバルブ外部へ放射する。

また、外管１の放電ガスと接する表面には外管ガラス保護膜４を形成してあり、内管２の放電ガスと接する表面には内管ガラス保護膜５を形成してある。無電極放電灯は点灯中、放電ガス中の水銀イオンによって、ガラスが少しずつ黒化や着色していくが、本実施形態においては外管ガラス保護膜４及び内管ガラス保護膜５を形成しているため、長時間点灯しても黒化や着色を防止することができ、紫外線の放射効率を高く維持できる。

さらに、外管ガラス保護膜４の紫外線透過率を、内管ガラス保護膜５の紫外線透過率よりも高くしてある。これにより、内管２内部への紫外線の放射量を減らして誘導コイル８の紫外線による劣化を防止するとともに、バルブの外部に放射される紫外線の量を増やすことができる。

また、本実施形態においては、外管ガラス保護膜として紫外線透過率の高いゾルゲル法により形成したゾルゲル系ガラス保護膜を用い、内管保護膜として紫外線透過率の低い微粒子により形成した微粒子系ガラス保護膜を用いる。図２はゾルゲル系ガラス保護膜の波長と透過率の関係を示す図である。また、図３は微粒子系ガラス保護膜の波長と透過率の関係を示す図である。ここで、ゾルゲル系ガラス保護膜は、金属酸化物のアルコキシド溶液をガラスに塗布した後に焼成して形成した。また、微粒子系ガラス保護膜は金属酸化物の微粒子を混濁液にしてガラスに塗布した後に焼成して形成した。

図２、図３において、ゾルゲル系ガラス保護膜の方が、微粒子系ガラス保護膜よりも紫外線透過率が高い。外管ガラス保護膜としては、紫外線透過率の高いゾルゲル系ガラス保護膜を用いて紫外線透過率を上げ、内管ガラス保護膜としては微粒子系ガラス保護膜を用いて紫外線透過率を下げ、誘導コイルの紫外線による劣化を抑えるのがよい。さらに、図２、図３から、最適な材料としては、外管ガラス保護膜としてはゾルゲル系のＳｉＯ₂、内管ガラス保護膜としては微粒子系のＹ₂Ｏ₃である。また、最も紫外線透過率の低いＹ₂Ｏ₃（粒径：１μｍ）の粒径は略１μｍであり、この粒径を用いることにより最も誘導コイルを紫外線から保護することができる。

なお、本実施形態では用いていないが、誘導コイル７に流す高周波電流が数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚの比較的低い周波数の場合は、誘導コイル７の内側にフェライトコアの磁芯を設けてもよい（図示せず）。こうすることで、発生する高周波電磁界を大きくすることができ、その結果として発光効率を向上させることができる。また、誘導コイル７が変形しやすい場合には、ボビン等に巻くと変形を抑えることができ、固定も容易となる（図示せず）。

本発明の無電極放電灯においては、外管と内管の放電ガスと接する表面にそれぞれガラス保護膜を形成し、外管ガラス保護膜の紫外線透過率を、内管ガラス保護膜の紫外線透過率よりも高くしたので、ガラスの黒化や着色を防ぐことができるとともに、バルブ外部に放射される紫外線量を増やすことができる。また、誘導コイルの紫外線による劣化を防ぐことができる。

また、外管ガラス保護膜としてゾルゲル系のガラス保護膜を用い、内管ガラス保護膜として微粒子系のガラス保護膜を用いることにより、さらに外部に放射される紫外線量を増やすことができ、さらに誘導コイルの劣化を防ぐことができる。

また、内管ガラス保護膜に含有される粒子の粒径を略１μｍとすることにより、さらに紫外線透過率を低くすることができ、その結果、誘導コイルの紫外線による劣化をさらに防ぐことができる。

さらに、外管ガラス保護膜としてＳｉＯ₂を用い、内管ガラス保護膜としてＹ₂Ｏ₃を用いることにより、さらにバルブ外部に放射される紫外線量を増やすことができる。また、内管内部に放射される紫外線量を減らすことができる。その結果、紫外線放射効率をさらに高め、誘導コイルの劣化をさらに防ぐことができる。

本発明に係る無電極放電灯の断面図を示す。ゾルゲル系ガラス保護膜の波長と透過率の関係を示す図である。微粒子系ガラス保護膜の波長と透過率の関係を示す図である。

符号の説明

１外管
２内管
３バルブ
４外管ガラス保護膜
５内管ガラス保護膜
６排気細管
７誘導コイル
８高周波電源

Claims

略電球形状の外管と、この外管外面から内へ突入する筒状に形成されて高周波電磁界を発生させる誘導コイルをその内に位置させる内管とを備えるバルブを有し、
このバルブ内に放電ガスを封入してなる無電極放電灯において、
前記外管の前記放電ガスと接する表面に外管ガラス保護膜を形成してなり、
前記内管の前記放電ガスと接する表面に内管ガラス保護膜を形成してなり、
前記外管ガラス保護膜の紫外線透過率は、前記内管ガラス保護膜の紫外線透過率よりも高いことを特徴とする無電極放電灯。
前記外管ガラス保護膜がゾルゲル法により形成してなるものであり、前記内管ガラス保護膜が微粒子により形成してなるものであることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯。
前記内管ガラス保護膜を形成する粒子の粒径が略１μｍであることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯。
前記外管ガラス保護膜がＳｉＯ₂であり、前記内管ガラス保護膜がＹ₂Ｏ₃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。
請求項１乃至４記載の無電極放電灯と、
この無電極放電灯の内管の内に設置した誘導コイルと、
この誘導コイルに接続される高周波電源とを備えたことを特徴とする無電極放電灯光源装置。