JP2005174712A - 無電極蛍光ランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
量産に適した構造を備え、既知のこの種無電極形蛍光ランプ装置よりコストダウンを図ることができる無電極蛍光ランプ装置を提供する。
【解決手段】
無電極蛍光ランプ装置は、閉ループのほぼ対向した位置に離間して形成された一対の細管チップオフ部１ｂ、１ｃを備えた閉ループ気密容器１、閉ループ気密容器１の内面全体に形成された蛍光体層３、ならびに閉ループ気密容器１の内部に封入された希ガスおよび発光金属の蒸気を含む放電媒体を備えた無電極蛍光ランプELFLと；無電極蛍光ランプELFLの閉ループ気密容器１の閉ループに沿って巻回されていて、かつ、閉ループ気密容器１に近接して配設される誘導コイルICと；誘導コイルICを付勢する高周波交流電源HFGと；を具備している。
一対の細管１ｂ１、１ｃ１を経由して蛍光体層の塗布形成や排気、封入を行うことができる。
【選択図】
図１

Description

本発明は、閉ループが形成された気密容器およびその閉ループに沿って巻回されている誘導コイルを具備する無電極蛍光ランプ装置に関する。

閉ループが形成された気密容器およびその閉ループに沿って巻回されている誘導コイルを具備する無電極蛍光ランプ装置は既知である（例えば、特許文献１参照。）。この無電極蛍光ランプ装置は、その気密容器（ガラスランプエンベロープ）が矩形形状をなしているとともに、誘導コイルも気密容器の形状に合わせて矩形形状をなしている。この気密容器は、矩形の４辺が管径の等しい４本のガラス管で形成され、各ガラス管を接続することによって形成されている。また、気密容器の外周の一部に１個の閉じた排気管が形成されていて、この排気管が水銀蒸気の最冷部となっている。

一方、誘導コイルと気密容器の配置関係は、特許文献１の図１Ａおよび図１Ｂに示すように、気密容器のループの内周面に配設している態様と、同じく図２Ａおよび図２Ｂに示すように、気密容器の下側に配設している態様とが記載されている。さらに、誘導コイルの一対のリード部は、互いに反対方向へ延在している。
米国特許第６２８８４９０号明細書

ところが、上記の従来技術は、量産に適した構造でないとともに、コストアップを招く構造であるために、実用上問題がある。すなわち、気密容器の製造が面倒であると同時に外観が阻害されやすい。なぜなら、（１）４本のガラス管を接続して矩形形状に形成するので工数が多くなる。（２）予め４本のガラス管の内面に蛍光体層を形成し、かつ、ガラス溶着のために各ガラス管の両端部の蛍光体層を剥がしておいてから接続する必要があるので、接続部の外観が阻害される。

本発明は、量産に適した構造を備え、既知のこの種無電極形蛍光ランプ装置よりコストダウンを図ることができる無電極蛍光ランプ装置を提供することを一般的な目的とする。

また、本発明は、閉ループ気密容器の内面全体に対する蛍光体層の形成が容易で、しかも排気を良好に行える無電極蛍光ランプ装置を提供することを具体的な目的とする。

さらに、本発明は、外観が良好で量産性に優れた無電極蛍光ランプ装置を提供することを具体的な他の目的とする。

請求項１の発明の無電極蛍光ランプ装置は、閉ループのほぼ対向した位置に離間して形成された一対の細管チップオフ部を備えた閉ループ気密容器、閉ループ気密容器の内面全体に形成された蛍光体層、ならびに閉ループ気密容器の内部に封入された放電媒体を備えた無電極蛍光ランプと；無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器の閉ループに沿って巻回されていて、かつ、閉ループ気密容器に近接して配設される誘導コイルと；誘導コイルを付勢する高周波交流電源と；を具備していることを特徴としている。

本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。

＜無電極蛍光ランプについて＞ 無電極放電管は、閉ループ気密容器、蛍光体層および放電媒体を備えて構成されている。

（閉ループ気密容器） 閉ループ気密容器は、完全に閉じたループを形成していて、内部に放電アークの閉じたループ、換言すれば閉ループ気密容器と同様な形状の放電アークが生成され得るように構成されている。閉ループ気密容器の形状は、多様であることを許容する。例えば、円環状、楕円環状、矩形環状などの形状を採用することができる。しかし、閉ループ気密容器が円環状であれば、無電極放電による発光の際の輝度が全周にわたり均一になるとともに、従来から多用されている有電極形の環形蛍光ランプを用いる照明器具とほぼ同様な照明器具を構成しやすくなるので、特に好適である。

本発明において、閉ループ気密容器の閉ループをなした主体部分を形成する方法は自由である。しかしながら、次の方法を採用することにより、比較的簡単に製造でき、しかも美麗な閉ループ気密容器の主体部分を形成することができる。第１の方法は、１本のガラス管を加熱軟化させてから枠に取り付けるなどによって所望形状をなしたループ状に成形し、かつ、ガラス管の両端を衝き合わせてガラス溶着することにより、閉ループをなした主体部分を形成する方法である。第２の方法は、ガラス管を成形して閉ループを２分した形状のバルブ構成片、例えば一対の半円形バルブ構成片を形成し、これらバルブ構成片の両端を２箇所で衝き合わせてガラス溶着することにより、閉ループをなした主体部分を形成する方法である。バルブ構成片は、閉ループ気密容器の形状にしたがって多様な形状を採り得る。なお、後の工程において細管チップオフ部が形成されるための一対の細管は、閉ループ気密容器の閉ループをなした主体部分を形成した後にガラス溶着することによって形成できる。しかし、上記主体部分を形成する前のガラス管に予め細管をガラス溶着により接続する方が製造性が良好である。

また、閉ループ気密容器は、その閉ループのほぼ対向した位置に離間して形成された一対の細管チップオフ部を備えている。「細管チップオフ部」とは、閉ループ気密容器内部に連通して細管を閉ループ気密容器に接続し、その後細管を封じ切ったことによってその跡に形成された構造部分をいい、通常は細管の基部が残って封止されている。したがって、細管チップオフ部は、その殆どの場合に閉ループ気密容器から外部へ突出している。このため、細管チップオフ部は、無電極形蛍光ランプの最冷部を形成するのに好都合であり、所望によりアマルガムを収納することもできる。

また、細管は、一般に外径３〜１０ｍｍ程度であり、閉ループ気密容器の内部を排気し、放電媒体を閉ループ気密容器の内部へ導入するのに用いられる。このため、細管は、上記の位置に接続することによって、排気および放電媒体の閉ループ気密容器内への導入や後述する蛍光体層および／または保護膜などの塗布形成などの作業が容易になる。なお、細管チップオフ部は、上記のように閉ループ気密容器の表面から突出しているなどのために、外観を阻害しやすいので、使用状態で見えない位置または見えにくい位置、例えば非光照射側などに形成されていることが好ましい。したがって、細管は、上記の両方の要求を満足する位置であるのが好ましく、例えば閉ループ気密容器の背面側に配置するのがよい。また、細管チップオフ部が気密容器から大きく突出していると、後述する誘導コイルの近接配置に支障をきたしやすいので、このような場合には、細管チップオフ部の形成直後の軟化状態のときに、形押しなどにより適度に圧潰することができる。

さらに、閉ループ気密容器は、好ましくは軟質ガラスなどの透光性材料、例えば透明材料により形成される。しかし、所望波長域の放射を外部へ導出するために、硬質ガラスや着色ガラスなどを用いることもできる。

（蛍光体層） 蛍光体層は、閉ループ気密容器の内面全体に塗布、形成される。蛍光体層を構成する蛍光体は、三波長発光形蛍光体、ハロ燐酸塩蛍光体など周知の蛍光体で構成可能であるが、発光効率および演色性の観点から三波長発光形蛍光体の使用が好ましい。

三波長発光形の蛍光体としては、450nm付近に発光ピーク波長を有する青系蛍光体としてBaMg₂Al₁₆O₂₇：Eu²⁺、540nm付近に発光ピーク波長を有する緑系蛍光体として（La,Ce,Tb）PO₄、610nm付近に発光ピーク波長を有する赤系蛍光体としてY₂O₃：Eu³⁺などが適用可能であるが、これらに限定されない。なお、所望により、閉ループ気密容器の内面と蛍光体層との間に後述する保護膜を介在させることができる。

また、蛍光体層は、閉ループ気密容器を形成した後に細管を経由して塗布形成するのが好ましい。これにより気密容器の内面全体にわたって蛍光体層を形成することができる。このため、外観が良好な無電極形蛍光ランプを得ることができる。本発明においては、加えて閉ループ気密容器の閉ループのほぼ対向した位置に離間して形成された一対の細管チップオフ部を備えているので、細管チップオフ部を形成する前の細管の段階において、これらの細管を利用することにより、蛍光体層を容易、かつ、迅速に形成することができる。

（放電媒体） 放電媒体は、ガスおよび金属蒸気のいずれであってもよい。すなわち、本発明における無電極形蛍光ランプは、ガス放電および金属蒸気放電のいずれで発光するのでもよい。

ガス放電の場合、ガスとしては、好ましくば希ガスを用いることができる。希ガスとしては、ネオン（Ne）、アルゴン（Ar）、クリプトン（Kr）およびキセノン（Xe）のグループの一種または複数種を混合して封入することができる。また、希ガスは、50〜300Pa程度、好適には100〜200Paの範囲の圧力で封入するのがよい。有電極の蛍光ランプの場合、電極に塗布する電子放射性物質の蒸発および拡散による管壁での消費を抑制するために、希ガスの封入圧を高めに設定するが、無電極蛍光ランプの場合には、このような制約がないので、上記のように低めに設定するのがよい。反面、希ガス圧を低くすれば、弾性衝突損失が低減するので、電子温度が上昇してランプ効率が向上する。しかしながら、希ガスの封入圧を低くすると、電子の移動度が大きくなるために、一定長さの放電長ではランプ電圧が低下し、一定電流とした場合、ランプ電力が低下する。また、希ガス圧力が相対的に高いと、水銀を封入する場合に水銀蒸気放電によって波長185nmの真空紫外線の発生量が増加して蛍光体が劣化しやすくなるので、結局上述の範囲内に設定するのがよい。

また、金属蒸気放電の場合、金属蒸気としては、発光金属の蒸気を用いることができる。金属蒸気を発光媒体として用いる場合には、始動ガスおよび緩衝ガスとして上述の希ガスを併用するのが好ましい。発光金属としては、例えば水銀（Hg）、ナトリウム（Na）、バリウム（Ba）およびカドミウム（Cd）のグループの金属の一種または複数種を封入することができる。しかし、水銀は、蒸気圧が相対的に高く、保温を要しないので、構造が簡単になる利点がある。これに対して、ナトリウム（Na）、バリウム（Ba）およびカドミウム（Cd）は、相対的に蒸気圧が低いので、何らかの保温手段を付加するのがよい。

（その他の構成） 無電極放電管は、以上の各構成要素を必須としているが、所望により以下の構成を選択的に付加することができる。

１．〔保護膜〕 保護膜としては金属酸化物微粒子から構成したものが好適であり、金属酸化物微粒子には、例えばγアルミナ（γ-Al₂O₃）、αアルミナ（α−Al₂O₃）などの薄膜からなり、が好適であるが、波長254nmの紫外線の反射効果が高く、可視光の透過率が高いものであればこれに限らない。また、保護膜は、膜厚0.5μm以上に形成することができる。これにより、閉ループ気密容器中のアルカリ成分と水銀との反応や、閉ループ気密容器内へ水銀が打ち込まれる現象を抑制する保護効果が期待でき、ランプ点灯中の水銀などの消耗量を低減できる。

２．〔反射膜〕 反射膜は、無電極蛍光ランプの配光特性を制御する場合に、閉ループ気密容器の内面の一部、例えば内周の少なくとも１／３以上の非光照射面側に形成される。また、反射膜は、蛍光体層の下側すなわち閉ループ気密容器と蛍光体層の間に位置するように形成される。反射膜の材料としては、既知の材料、例えばγアルミナ（γ-Al₂O₃）、αアルミナ（α-Al₂O₃）、酸化チタン（TiO₂）またはリン酸ストロンチウム（Sr₂P₂O₇）などの１種または複数種を用いることができる。そして、これらの材料を紫外線および可視光が反射するような膜厚に形成する。

３．〔誘導コイル収容溝〕 誘導コイル収容溝は、後述する誘導コイルを整列巻き状態で閉ループ気密容器の外面に近接して配設するのを確実にする手段として採用される。また、誘導コイル収容溝は、閉ループ気密容器を加熱軟化させて型押しを行うなどによって形成することができる。

＜誘導コイルについて＞ 誘導コイルは、無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器のその閉ループに沿って巻回されていて、かつ、閉ループ気密容器に近接して配設される。誘導コイルが「閉ループに沿って巻回され」るとは、誘導コイルによって発生する磁束が閉ループ気密容器の閉ループの部分を交叉ないし包囲して鎖交するように配設されている状態を意味する。

また、誘導コイルは、そのターン数が１〜１０回程度であることを許容する。そして、耐熱性の絶縁被覆を備えた導電体を用いて誘導コイルを形成するのが好ましい。なお、誘導コイルの複数のターンは、等間隔すなわち整列巻きにすることにより、均一な発光を得やすくなる。誘導コイルを後述する高周波交流電源に接続するために、その両端から一対のリード部を形成するのがよい。また、一対のリード部は、同一方向に導出されていてもよいし、反対方向へ導出されてもよい。一対のリード部を同一方向に導出する場合、その誘導コイル側の基端部の近傍であって、閉ループ気密容器に近接した位置において、誘導コイルの巻き始め部と巻き終わり部との間の距離より間隔の小さい小間隔部位を形成することにより、当該部位における電位傾度が大きくなって無電極蛍光ランプの始動性が向上する。

さらに、誘導コイルは、無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器に固定的に配設されてもよいし、無電極蛍光ランプとは別個に支持されてもよい。前者の態様の場合、閉ループ気密容器に無機質または有機質の接着剤を用いて接着することができる。この場合において、閉ループ気密容器に前述の誘導コイル収容溝を予め形成しておくことにより、誘導コイルが整列巻き状態で、しかも所定の位置に固定することができる。このように構成することにより、無電極蛍光ランプの照明器具に対する取付け方の如何にかかわらず、常に所定の発光特性を発揮することができる。また、所望により、閉ループ気密容器のガラス中に誘導コイルの一部または全部を埋設することもできる。さらに、照明器具に無電極蛍光ランプを装着する際、有電極形の蛍光ランプの口金をランプソケットに装着するのと同様に、誘導コイルを照明器具側に配置された高周波交流電源に接続するように構成することができる。

これに対して、後者の態様の場合、誘導コイルを無電極蛍光ランプと分離することにより、誘導コイルを照明器具側に配設しておくことが可能になる。このため、無電極蛍光ランプの照明器具に対する装着が機械的支持のみになり、その着脱が容易になるとともに、より一層電気的に安全になる。この場合、誘導コイルが無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器のループの内側面に近接するように予め照明器具に配設しておくことができる。有電極形の環形蛍光ランプ用の照明器具には、従来から一般的に環形蛍光ランプの環の内側に挿入される関係になる突部が形成されるとともに、突部の内部に点灯回路部品やスイッチなどが収容される構造が多くの場合に採用されているが、上記の態様においては、上記のような突部を照明器具に形成して、その外面側に誘導コイルを支持させることができる。また、所望により上記突部の部分に誘導コイルと協働するコアを配設することができる。これにより、所要量の磁束を効率よく発生させることができる。

しかし、誘導コイルが無電極蛍光ランプの背面に近接するように照明器具に予め支持させることもできる。この場合、誘導コイルは、閉ループ気密容器の外面に沿うように湾曲していることにより、無電極形蛍光ランプとの電磁的な結合度を大きくすることができる。しかし、所望により誘導コイルを平板状にしておくこともできる。

さらにまた、誘導コイルは、無電極蛍光ランプが反射膜を具備している場合、反射膜に対向する位置に、これと近接して配置することができる。これにより、誘導コイルに可視光が吸収されて光束が減少するのを防止することができる。また、無電極蛍光ランプが反射膜を具備していない場合には、誘導コイルの絶縁被覆を白色系にしたり、金属質反射膜をコーティングしたりすることにより、可視光が誘導コイルに吸収されるのを抑制することができる。

さらにまた、照明器具が金属シャーシなどの金属板部材の前方に誘導コイルおよび無電極蛍光ランプを配置する構成である場合に、誘導コイルの一部を金属板部材に直接または静電容量を介して接続することができる。これにより、誘導コイルと負荷側との間の電磁的な結合が照明器具との間の浮遊静電容量による影響を受けるのを回避するのが容易になる。

＜高周波交流電源について＞ 高周波交流電源は、誘導コイルを付勢して無電極蛍光ランプが点灯する際に消費する電力を供給するための電源である。高周波交流電源から見たときの負荷側との整合をとるために、所望により高周波交流電源の出力端と誘導コイルとの間に挿入される整合回路を具備することができる。高周波出力の周波数は、特段限定されないが、数百ｋHz〜数十MHｚ程度の範囲内であるのが好ましい。

＜本発明の作用について＞ 本発明においては、閉ループ気密容器に一対の細管チップオフ部を備えているので、無電極形蛍光ランプの製造過程において、一対の封止して細管チップオフ部を形成する前の細管を利用して蛍光体層や保護膜などを閉ループ気密容器の内面全体に塗布形成する際に利用することができる。すなわち、一方の細管から塗布液を閉ループ気密容器の内部に充満されるように流入させ、他方の細管から排出させることができる。これによりの閉ループ気密容器の内面全体に対する塗布を短時間で、容易に、しかも確実に行うことができる。無電極形蛍光ランプにおいては、閉ループ気密容器の内面全体が発光部になるので、蛍光体層が内面全体に形成されていれば、外観が優れたものとなる。

また、閉ループ気密容器に一対の細管チップオフ部を備えているので、所望によりこれらを使用して排気を行うことによって、閉ループ気密容器内の排気を効率よく、しかも短時間に行うことができる。

さらに付言すれば、所望により閉ループ気密容器を円形に形成することにより、輝度がループの全周にわたり均一になり、見え方が頗る良好になる。

＜本発明におけるその他の構成について＞ 本発明の実施に際して、以下の構成を所望により選択的に付加することができる。

１．（複数の無電極形蛍光ランプの配置） 無電極形蛍光ランプは、１灯だけでなく、所望により複数灯をほぼ同心状に配置して使用することができる。この場合、要すれば予め複数の無電極形蛍光ランプを一体にしてユニット化することができる。

一方、誘導コイルは、各無電極形蛍光ランプに対して１対１の関係にその複数を配置することができる。そして、各誘導コイルに対して１対１の関係になるように複数の高周波交流電源を配設することができる。しかし、ほぼ同心円に配置された複数の無電極形蛍光ランプに対して単一にして複数の無電極形蛍光ランプをカバーする大きさの誘導コイルを配設することができる。このような構成を採用すると、高周波交流電源が単一でよく、また複数の無電極形蛍光ランプが単一の無電極形蛍光ランプのように作動して点灯する。したがって、無電極形蛍光ランプ装置の構成および取り扱いを簡単化できる。

２．（無電極形蛍光ランプ装置を具備した照明器具） 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を具備した照明器具の構成は次のとおりである。すなわち、照明器具は、照明器具本体と；照明器具本体に配設された請求項１記載の無電極形蛍光ランプ装置と；を具備している。

上記の構成において、照明器具本体は、好ましくは金属シャーシを備えていている。また、所望によりセードやグローブなどの制光手段を備えていることが許容される。無電極形蛍光ランプ装置の高周波交流電源は、金属シャーシの背面側に配置することができる。これに対して、無電極形蛍光ランプおよび誘導コイルは、金属シャーシの前面側に配置することができる。この場合、無電極形蛍光ランプおよび誘導コイルの配置に関する前記の構成を適宜選択的に採用することができる。

請求項２の発明の無電極蛍光ランプ装置は、１本のガラス管を湾曲してなる一対の半円形バルブ構成片の両端を互いに衝き合わせてガラス溶着することによって形成された円形の閉ループ気密容器、閉ループ気密容器の内面全体に形成された蛍光体層、ならびに閉ループ気密容器の内部に封入された放電媒体を備えた無電極蛍光ランプと；無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器の閉ループに沿って巻回されていて、かつ、閉ループ気密容器に近接して配設される誘導コイルと；誘導コイルを付勢する高周波交流電源と；を具備していることを特徴としている。

本発明は、閉ループ気密容器の好適な構成を規定している。すなわち、本発明において、閉ループ気密容器は、仕上がり形状が円形である。そして、一対の半円形バルブ構成片の両端を互いに衝き合わせてガラス溶着することにより閉ループ気密容器が形成されている。一対の半円形バルブ構成片は、ガラス管を加熱軟化させてから成形型を用いるなどによって半円形に湾曲させて形成する。閉ループ気密容器内を排気し、放電媒体を封入するための細管チップオフ部は、離間した位置に一対配設するのが好ましいが、単一であっても排気、封入および蛍光体層などの塗布形成は可能なので差し支えない。

蛍光体層は、閉ループ気密容器の内面の全体にわたって形成されている必要がある。所望により保護膜を形成する場合には蛍光体層を形成する前に閉ループ気密容器の内面の全体にわたって形成することができる。

そうして、本発明においては、上記の構成の閉ループ気密容器、延いては円形の無電極形蛍光ランプを工業的に量産しやすくなる。また、無電極形蛍光ランプが円形であると、その輝度が全周にわたり均一になり、外観が優れるとともに均一な照明を行うことができる。

請求項３の発明の無電極蛍光ランプ装置は、請求項２記載の無電極蛍光ランプ装置において、閉ループ気密容器は、その管径が１６ｍｍ以上で、かつ、環外径が２２０ｍｍ以上の円形をなしており；点灯時の放電電流が０．４Ａ以上で、ランプ電力が８０Ｗ以下である；ことを特徴としている。

本発明は、主として家庭用の室内照明に好適な無電極蛍光ランプ装置の構成を規定している。すなわち、閉ループ気密容器の管径は、ランプ電流を適当な値に維持し、かつ、電子密度が高くならないようにするために、管径１６ｍｍ以上（好ましくは３２ｍｍ以下）にするのが好ましい。なお、管径とは、閉ループ気密容器を構成する管の外径である。一般に、この種のガラス管は、その肉厚が１ｍｍ以下である。したがって、閉ループ気密容器の管の内径は、外径から肉厚の２倍の値を減算すれば求めることができる。また、電子密度が高くなると、電子温度が低下し、ランプ効率が低下する関係にある。

円形をなす閉ループ気密容器の環外径２２０ｍｍは、家庭用の照明器具において多用されている有電極形の環形蛍光ランプと同様な大きさの無電極形蛍光ランプを得る場合の下限値であり、本発明において上限値はないが、有電極形の環形蛍光ランプでは４５０ｍｍ程度までのものが用いられていることから、４５０ｍｍ程度までが好適である。

放電電流は、高周波電源から誘導コイルを経由して点灯中の無電極形蛍光ランプに供給される電流であり、誘導コイル中を流れる電流値として計測される。放電電流が小さくなると、電子密度が低下し、ランプ効率が向上するが、放電電流が小さくなりすぎると、誘導コイルと閉ループ気密容器との電磁的な結合度が小さくなりすぎて、無電極形蛍光ランプの点灯そのものの維持が困難になる。よって、放電電流を０．４Ａ以上に設定するのがよい。しかし、放電電流が大きすぎると上述した問題を生じるので、後述するランプ電力を生じる値以下に規定するのがよい。

ランプ電力は、８０W以下に設定される。これは上述の有電極形の環形蛍光ランプを２灯用いた場合の定格電力が６０〜７０W台であることからほぼ同等程度のものであれば、代替性が良好になるために選択されている。また、ランプ電力は、誘導コイルを経由して無電極形蛍光ランプに供給される電力であり、誘導コイル中を流れる電流値および誘導コイルの端子電圧とから計測される。

そうして、本発明においては、家庭用の照明器具に多用されている環形蛍光ランプに代替し得る程度であって、しかも比較的効率の良好な無電極形蛍光ランプ装置を得ることができる。

請求項４の発明の無電極蛍光ランプ装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載の無電極蛍光ランプ装置において、蛍光体層は、閉ループ気密容器が形成された後に形成されていることを特徴としている。

本発明は、外観の良好な無電極蛍光ランプの好適な構成を規定している。すなわち、上記のように蛍光体層を閉ループ気密容器が形成された後に形成することにより、閉ループ気密容器の内面全体に蛍光体層を形成することができる。閉ループ気密容器が形成された後に形成するには、既述のように閉ループ気密容器に接続した細管を経由して蛍光体塗布液を内面に塗布すればよい。細管は、１本でもよいが、閉ループのほぼ対向した位置に離間している一対の細管を備えていると、蛍光体塗布液の塗布を容易、かつ、迅速に行うことができる。

そうして、本発明においては、閉ループ気密容器の内面全体に蛍光体層を形成するのが容易になり、外観の良好な無電極形蛍光ランプを得ることができる。

請求項１の発明によれば、閉ループのほぼ対向した位置に離間して形成された一対の細管チップオフ部を備えた閉ループ気密容器を備えていることにより、閉ループ気密容器の内面全体への蛍光体層の形成および閉ループ気密容器内の排気が容易で、しかも迅速、かつ、良好に行える無電極蛍光ランプ装置を提供することができる。

請求項２の発明によれば、１本のガラス管を湾曲してなる一対の半円形バルブ構成片の両端を互いに衝き合わせてガラス溶着することによって形成された円形の閉ループ気密容器を備えていることにより、円形の無電極形蛍光ランプを工業的に量産しやすくなるとともに、無電極形蛍光ランプが円形であるため、その輝度が全周にわたり均一になり、外観が優れるとともに均一な照明を行う無電極蛍光ランプ装置を提供することができる。

請求項３の発明によれば、閉ループ気密容器の管径が１６ｍｍ以上で、かつ、環外径が２２０ｍｍ以上の円形をなしていて、点灯時の放電電流が０．４Ａ以上で、ランプ電力が８０Ｗ以下であることにより、家庭用の照明器具に多用されている有電極形の環形蛍光ランプに代替し得る程度であって、しかも比較的効率の良好な無電極蛍光ランプ装置を提供することができる。

請求項４の発明によれば、蛍光体層は、閉ループ気密容器が形成された後に形成されていることにより、閉ループ気密容器の内面全体に蛍光体層を形成するのが容易になるとともに、外観の良好な無電極蛍光ランプ装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１ないし図７は、本発明の無電極蛍光ランプ装置を実施するための第１の形態を示し、図１は無電極蛍光ランプ装置の全体を示す概念的ブロック図、図２は無電極放電を説明する概念図、図３は無電極蛍光ランプおよび誘導コイルの配置関係を示す正面図、図４（ａ）は同じく断面略図、図４（ｂ）は同じく拡大端面図、図５は閉ループ気密容器の正面図、図６は封止前の閉ループ気密容器の底面図、図７は蛍光体層塗布工程を説明する図で、図７（ａ）は底面図、図７（ｂ）は背面斜視図である。本形態において、無電極形蛍光ランプ装置は、無電極形蛍光ランプELFL、誘導コイルICおよび高周波交流電源HFGによって構成されている。

無電極形蛍光ランプELFLは、閉ループ気密容器１、保護膜２、蛍光体層３および放電媒体を備えている。閉ループ気密容器１は、主体部１ａおよび一対の細管チップオフ部１ｂ、１ｃからなる。主体部１ａは、ガラス管を閉じた環状、すなわち閉ループに形成されている。実施例として、管径２８ｍｍ、管外径２３０ｍｍである。また、主体部１ａの上面には型押しによって後述する誘導コイル収納溝が形成されている。本形態において、一対の細管チップオフ部１ｂ、１ｃは、図５に示すように、閉ループ気密容器の直径方向に対向して主体部１ａの正面に配置されている。そして、図６に示すように、閉ループ気密容器１の封止前の段階において、主体部１ａの内部に連通してガラス溶着した一対の細管１ｂ１、１ｃ１をチップオフすることによって細管チップオフ部１ｂ、１ｃが形成されている。なお、所望により細管チップオフ部１ｂ、１ｃをチップオフしたら、さらに型押しを行うことによって主体部１ａの表面からの突出を抑制することができる。

保護膜２は、実施例としてγアルミナ（γ-Al₂O₃）の薄膜からなり、閉ループ気密容器１の内面の全体に形成されている。蛍光体層３は、実施例として色温度が５０００Ｋの三波長発光形の蛍光体からなり、閉ループ気密容器１の内面の全体に保護膜２の上に重ねて形成されている。放電媒体は、希ガスの実施例としてアルゴン（Ar）１３３Ｐａを封入し、また発光金属の蒸気を生成するために実施例として水銀を少量封入している。なお、水銀蒸気圧は、実施例において閉ループ気密容器１の最冷部温度から凡そ０．８Ｐａ程度になっているものと推定された。

誘導コイルICは、絶縁被覆導体を巻回して形成されていて、実施例として８ターンからなるとともに、その両端から同一方向へ延在する一対のリード部ｌ１、ｌ２を有している。一対のリード部ｌ１、ｌ２間の距離はｌで、誘導コイルICの両端部間の距離ｄより小さく設定されている。そして、図４（ｂ）に示すように、閉ループ気密容器１の主体部１ａに形成された誘導コイル収納溝内に収納されることによって整列巻きとなって、閉ループ気密容器１の外面に近接して配設され、さらに図示を省略している接着剤によって主体部１ａに固着されている。また、
高周波交流電源HFGは、実施例として周波数13.56MHzの高周波交流電圧を出力し、誘導コイルICに印加する。

以下、第１の形態における点灯動作および一対の細管を用いて蛍光体層を形成する方法について説明する。

まず、点灯動作について説明する。高周波交流電源HFGの周波数13.56MHzの高周波交流電圧を誘導コイルICに印加すると、図２に示すように、誘導コイルICに流れる電流の周囲に磁束が発生して高周波交番磁界MFが形成される。その結果、高周波交番磁界MFに伴う誘導電界が発生して無電極型蛍光ランプELFLに作用するために、放電媒体の希ガスおよび水銀蒸気が電離する。そのため、放電媒体の電離により生じた電子が誘導電界により加速されて無電極型蛍光ランプELFLが点灯する。このような状態においては、交番磁束が放電媒体に鎖交して、放電媒体中に電流ｉが閉ループに沿って環状に流れる。その結果、実施例として約３０Wの高周波電力が供給され、反射電力が１W以下であった。また、上記の点灯状態において、無電極形蛍光ランプELFLの管面輝度は、１００００ｃｄ／ｍ^２を超えた。なお、図１において、矢印Ａは誘導コイルに供給される高周波電力を示し、矢印Ｂは供給された高周波電力の一部が誘導コイルICで反射して高周波電源HFGに戻る反射電力を示している。なお、誘導コイルICの一対のリード部ｌ１、ｌ２間の距離ｌが誘導コイルICの両端すなわち巻き始め部と巻き終わり部との間の距離ｄより小さく設定されているので、図３において距離ｌが表示されている部位近傍の電位傾度が大きくなり、この部位において最初に電離が始まるので、無電極形蛍光ランプELFLの始動性が高められている。

次に、一対の細管１ｂ１、１ｃ１を用いて蛍光体層３を形成する方法について図７を参照して説明する。一方の細管１ｂ１から矢印方向に蛍光体塗布液を閉ループ気密容器１内に流入させ、他方の細管１Ｃから流出させる。一方の細管１ｂから流入した蛍光体塗布液は、閉ループ気密容器１内で矢印方向に左右に分流して閉ループ気密容器１内を流れ、他方の細管１ｃから矢印方向に流出するので、蛍光体の塗布は、容易に、しかも迅速、かつ、良好に行われる。

以下、図８ないし図１６を参照して本発明を実施するためのその他の形態について説明する。なお、各図において、図１ないし図７と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。

図８は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第２および第３の形態における封止前の閉ループ気密容器を示し、図８（ａ）は第２の形態の底面図、図８（ｂ）は第３の形態の底面図である。第２および第３の形態は、一対の細管１ｂ１、１ｃ１の主体部１ａに対する接続位置が異なる。

すなわち、第２の形態において、一対の細管１ｂ１、１ｃ１は、主体部１ａから斜め外方へ延在して接続している。また、第２の形態において、一方の細管１ｂ１は、主体部１ａから側方へ延在して接続している。一対の細管１ｂ１、１ｃ１の導出方向は、製造設備に応じてそれぞれ最適な方向へ設定される。

図９は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第４の形態における無電極形蛍光ランプの断面略図である。本形態は、閉ループ気密容器１が誘導コイル収納溝を有していないので、誘導コイルICが閉ループ気密容器１の筒状の外面に沿って密接され、かつ、接着剤（図示しない。）により固着されている点で異なる。

図１０は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第５の形態における閉ループ気密容器の製造方法を示し、図１０（ａ）は一対の半円形バルブ構成片を示す正面図、図１０（ｂ）は仕上がり状態の閉ループ気密容器を示す正面図である。本形態は、一対の半円形バルブ構成片１Ａ、１Ｂを用いて閉ループ気密容器１を製造する点に特徴を有している。

すなわち、半円形バルブ構成片１Ａ、１Ｂは、それぞれガラス管を加熱軟化させて半円形に成形することにより形成する。そして、閉ループ気密容器１を形成するには、図１０（ａ）に示すように、これらの半円形バルブ構成片１Ａ、１Ｂを向かい合わせにして、それぞれに両端を衝き合わせ、加熱軟化させてガラス溶着する。そうして、図１０（ｂ）に示すような仕上がりの閉ループ気密容器１を得る。なお、図示を省略しているが、各半円形バルブ構成片１Ａ、１Ｂには予め図６に示すように細管を接続することができる。

図１１は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第６の形態における閉ループ気密容器の製造方法を示し、図１１（ａ）は１本のガラス管を湾曲する過程を示す正面図、図１１（ｂ）は仕上がり状態の閉ループ気密容器を示す正面図である。本形態は、１本のガラス管を用いて閉ループ気密容器１を製造する点に特徴を有している。

すなわち、図１１（ａ）に示すように、１本のガラス管１Ｃを加熱軟化して円形に湾曲させ、両端を矢印方向へ曲げて、向かい合わせてガラス溶着することにより、図１１（ｂ）に示すように、円形の閉ループ気密容器１を形成する。

図１２は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第７の形態における無電極形蛍光ランプおよび誘導コイルの配置関係を示し、図１２（ａ）は正面図、図１１（ｂ）は底面図である。本形態は、同心円に配置した大小一対の無電極形蛍光ランプELFL１、ELFL２を単一の誘導コイルICを用いて付勢する点に特徴を有している。

すなわち、大小一対の無電極形蛍光ランプELFL１、ELFL２は、同一平面において同心円上に配置されている。これに対して、誘導コイルICは、大小一対の無電極形蛍光ランプELFL１、ELFL２の両方に跨る大きさを有し、上記両ランプELFL１、ELFL２の正面に近接して配置され、一対のリード部ｌ１、ｌ２を備えている。

そうして、一対のリード部ｌ１、ｌ２を図示しない高周波交流電源の出力端に接続すれば、大小一対の無電極形蛍光ランプELFL１、ELFL２は、同時的に点灯する。

図１３は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第８の形態における無電極形蛍光ランプおよび誘導コイルの配置関係を示す底面図である。本形態は、単一の誘導コイルICが大小一対の無電極形蛍光ランプELFL１、ELFL２の正面において閉ループ気密容器の曲面に沿って湾曲して密着している点が図１２に示す第７の形態と異なる。

図１４は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第９の形態における無電極形蛍光ランプの照明器具本体に対する取り付けを示す斜視図である。本形態において、無電極形蛍光ランプELFLは、照明器具本体ILの下面に矢印方向へばねなどの弾性支持体や接着などにより取り付けられる。照明器具本体ILは、金属シャーシ１１を備えている。なお、金属シャーシ１１は、その中央部に下方へ突出する突部１１ａを有している。また、誘導コイルは、図示を省略しているが、金属シャーシ１１に配設されており、無電極形蛍光ランプELFLを照明器具本体ILに取り付けると、誘導電界によって無電極形蛍光ランプELFLが点灯するような関係に構成されている。

図１５は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第１０の形態を示す断面図である。本形態において、誘導コイルICは、無電極形蛍光ランプELFLのループの内側において閉ループ気密容器１に近接して配設されているとともに、照明器具本体ILに支持されている点で図１４に示す第９の形態と異なる。また、誘導コイルICは、そのターンの内側に挿入されたコア１２を備えている。

図１６は、本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第１１の形態を示す断面図である。本形態において、誘導コイルICは、無電極形蛍光ランプELFLのループの上面側において閉ループ気密容器１に近接して配設されている点で図１５に示す第１０の形態と異なる。

本発明の無電極蛍光ランプ装置を実施するための第１の形態における無電極蛍光ランプ装置の全体を示す概念的ブロック図 同じく無電極放電を説明する概念図 同じく無電極蛍光ランプおよび誘導コイルの配置関係を示す正面図 同じく無電極蛍光ランプおよび誘導コイルの断面略図および拡大端面図 同じく閉ループ気密容器の正面図 同じく封止前の閉ループ気密容器の底面図 同じく蛍光体層塗布工程を説明する底面図および面斜視図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第２形態における封止前の閉ループ気密容器を示す底面図および第３の形態の底面図ならびに第３の形態の封止前の閉ループ気密容器を示す底面図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第４の形態における無電極形蛍光ランプの断面略図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第５の形態における閉ループ気密容器の製造方法の一対の半円形バルブ構成片を示す正面図および仕上がり状態の閉ループ気密容器を示す正面図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第６の形態における閉ループ気密容器の製造方法の１本のガラス管を湾曲する過程を示す正面図および仕上がり状態の閉ループ気密容器を示す正面図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第７の形態における無電極形蛍光ランプおよび誘導コイルの配置関係を示す正面図ならびに底面図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第８の形態における無電極形蛍光ランプおよび誘導コイルの配置関係を示す底面図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第９の形態における無電極形蛍光ランプの照明器具本体に対する取り付けを示す斜視図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第１０の形態を示す断面図 本発明の無電極形蛍光ランプ装置を実施するための第１１の形態を示す断面図

符号の説明

１…閉ループ気密容器、ELFL…無電極形蛍光ランプ、HFG…高周波交流電源、IC…誘導コイル

Claims (4)

1. 閉ループのほぼ対向した位置に離間して形成された一対の細管チップオフ部を備えた閉ループ気密容器、閉ループ気密容器の内面全体に形成された蛍光体層、ならびに閉ループ気密容器の内部に封入された放電媒体を備えた無電極蛍光ランプと；
   無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器の閉ループに沿って巻回されていて、かつ、気密容器に近接して配設される誘導コイルと；
   誘導コイルを付勢する高周波交流電源と；
   を具備していることを特徴とする無電極蛍光ランプ装置。
2. １本のガラス管を湾曲してなる一対の半円形バルブ構成片の両端を互いに衝き合わせてガラス溶着することによって形成された円形の閉ループ気密容器、閉ループ気密容器の内面全体に形成された蛍光体層、ならびに閉ループ気密容器の内部に封入された放電媒体を備えた無電極蛍光ランプと；
   無電極蛍光ランプの閉ループ気密容器の閉ループに沿って巻回されていて、かつ、閉ループ気密容器に近接して配設される誘導コイルと；
   誘導コイルを付勢する高周波交流電源と；
   を具備していることを特徴とする無電極蛍光ランプ装置。
3. 閉ループ気密容器は、その管径が１６ｍｍ以上で、かつ、環外径が２２０ｍｍ以上の円形をなしており；
   点灯時の放電電流が０．４Ａ以上で、ランプ電力が８０Ｗ以下である；
   ことを特徴とする請求項２記載の無電極蛍光ランプ装置。
4. 蛍光体層は、閉ループ気密容器が形成された後に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の無電極蛍光ランプ装置。

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