JP2005183316A - 無電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 放電の開始を容易にする無電極放電ランプを提供すること。
【解決手段】 窪み部１を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器２と、窪み部１内に挿入され気密容器２内に誘導電界を発生する誘導コイル３と、を備えて、誘導コイル３に高周波電流を通電させることにより気密容器２内に高周波電磁界を形成して気密容器２内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、窪み部１のガスが封入された内部側の面に導電膜７を設けたことを特徴としている。この構成において、誘導コイル３に１３５ｋＨｚの高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界によって初期電子を増加させて放電を開始させるが、本実施形態のように窪み部１の表面に導電膜７が設けられている場合には、誘導コイル３の上端又は下端と導電膜７との間に強電界が生じるため、初期電子が増加しやすくなり、放電の開始が容易になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより形成した高周波電磁界で放電ガスを放電させる無電極放電ランプに関する。

無電極放電ランプの従来例としては、特開平６ー１８１０５２号公報に示されるものがある。このものは、発光物質を封入した透光性を有するバルブと、バルブ外から高周波電磁界を作用させて発光物質を励起発光させる誘導コイルとを備えた無電極放電ランプにおいて、バルブの管壁外周面におけるコイル近傍を除く部位に導電膜を被着したものである。
そしてこの構成により、誘導コイルの周囲に生じる高周波電磁界の一部が導電膜に誘導電流を発生させ、導電膜に電流損が生じて導電膜が発熱することになる。また、導電膜をバルブに被着していることによって導電膜は保護膜としても機能するから、最冷点部の温度が上昇して発光物質の気化量が多くなる。このように発光物質の気化量が増大することによって、発光効率が増大することになる。
特開平６ー１８１０５２号公報

ところで、従来例に示したような無電極放電ランプは、熱電極のように点灯開始時に初期電子の発生源がないため、気密容器内の偶存電子によって放電を開始する。明所では紫外線や可視光による光電効果等により気密容器内にいくらかの初期電子が存在しているが、暗所では初期電子が少ない。これにより、無電極放電ランプにおいては、特に暗所で放電の開始に時間がかかるという課題があった。

本発明は、このような課題を鑑みてなしたものであって、その目的とするところは、放電の開始を容易にする無電極放電ランプを提供することである。

請求項１に係る発明は、窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面に導電膜を設けたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ金属土類、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ金属土類、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、Tｈ−W、Pr、Kr85、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質を封入したことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項４の無電極放電ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ金属土類、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１記載の無電極放電ランプにおいてTｈ−W、Pr、Kr85、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質を封入したことを特徴とする。

本発明によれば、無電極放電ランプにおいて気密容器内の初期電子の数を増加させることにより、放電の開始を容易にすることができる。

（第１の実施形態）
本実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態の無電極放電ランプの断面図である。

本実施形態の無電極放電ランプは、窪み部１を有して内部に放電用のガスが封入された気密容器２と、窪み部１内に挿入され気密容器２内に誘導電界を発生する誘導コイル３と、を備えている。

次に、本実施形態について詳細に説明する。気密容器２は、例えばガラス等の透光性の材料により、外観視において略電球形状に形成されている。気密容器２内には、例えばアルゴンやクリプトン等の希ガス及び水銀蒸気圧を制御するアマルガム４が封入されている。気密容器２の内面には、気密容器２内に存在する水銀とガラス材料との反応を防止するため保護膜５を設けている。さらに保護膜５上には、水銀が放射する紫外線を可視光に変換する蛍光体が塗布されて蛍光体膜６を形成している。ここで、蛍光体膜６には、蛍光体の劣化を防止するために例えばAｌ₂O₃からなる結着材が混入されている。

気密容器２の一部には、気密容器２の内側方向にへこんだ窪み部１が設けられている。窪み部１のガスが封入された内部側の面の誘導コイル３近傍には、例えば酸化錫からなる導電膜７が設けられている。導電膜７上には、前述と同様に保護膜５が設けられており、さらに保護膜５上には、蛍光体膜６が設けられている。窪み部１の頂部には、気密容器２内に放電用のガスを封入するための筒状の排気管９が封着されている。ここで、排気管９の表面の一部は窪んでおり、排気管９の末端と間に例えばビスマスーインジウムー水銀等の合金からなり、気密容器２内の水銀蒸気圧を制御するアマルガム４及びアマルガム４の位置を固定するためのガラスロッド８が設けられている。また、窪み部１と排気管９の間の空間には、排気管９の表面に沿って密に７ターン巻回され、高周波電流が通電される誘導コイル３が設けられている。

以上の構成において、誘導コイル３に１３５ｋＨｚの高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界によって初期電子を増加させて放電を開始させる。ここで、本実施形態のように窪み部１の表面に導電膜７が設けられている場合には、誘導コイル３の上端又は下端と導電膜７との間に強電界が生じるため、初期電子が増加しやすくなり、放電の開始が容易になる。

表１は、暗所における導電膜７の有無と放電開始のし易さの関係を示したものである。表１中、○印は、気密容器８への電圧印加後、放電開始に至るまでの時間が０．７ｓｅｃ以下のものを示し、０．７ｓｅｃを越えるものについては「×」印で示している。ここで、気密容器８への印加電圧は１ｋＶである。また、暗所においては、放電が開始するまでの時間にばらつきがあるため、計５回の測定を行っている。表１により、導電膜７がある場合には、無い場合に比べて放電が開始するまでの時間が短くなっていることが明らかである。

以上に示したように、窪み部１に導電膜７を設けることにより、誘導コイル３と導電膜７の間に強電界を生じさせることができるので、気密容器２内の初期電子の数が増加し、放電の開始を容易にすることができる。

なお、本実施形態においては、導電膜７として酸化錫を用いたが、酸化インジウム等の金属導電膜であっても同様の効果を得ることができる。
（第２の実施形態）
本実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態の無電極放電ランプの断面図である。

本実施形態の無電極放電ランプは、第１の実施形態に記載した導電膜７に代えて、窪み部１のガスが封入された内部側の面に設けた蛍光体膜６に低仕事関数材料１０であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだものであり、他は第１の実施形態と同じである。

この構成において、誘導コイル３に高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界により、仕事関数の低いセシウムが電気的刺激を受け、セシウムから電子が放出される。そして、セシウムから放出された電子は誘導コイル３に発生する電界によって加速されて、放電ガスに衝突して電子を増加させる。

表２は、暗所におけるセシウムの有無と放電開始のし易さの関係を示したものである。表２中、○印は気密容器２への電圧印加後、放電開始に至るまでの時間が０．７ｓｅｃ以下のものを示し、０．７ｓｅｃを越えるものについては「×」印で示している。

表２により、蛍光体膜６に低仕事関数材料であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだ場合、セシウムの無い場合に比べて放電が開始するまでの時間が短くなっていることが明らかである。

以上に示したように、窪み部１の気密容器２の内部側の面に設けた蛍光体膜６に低仕事関数材料であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込むことにより、気密容器２内の初期電子の数を増加させ、放電の開始を容易にすることができる。

なお、本実施形態においては、仕事関数の低い材料としてセシウムを用いたが、他のアルカリ金属又はアルカリ金属土類、希土類金属を蛍光体膜６に混ぜ込んでもよい。
（第３の実施形態）
本実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態の無電極放電ランプの断面図である。

本実施形態の無電極放電ランプは、第１の実施形態に記載した導電膜７に代えて、気密容器２内に放射性物質１１を配設したもので、他は第１の実施形態と同じである。ここで、放射性物質１１は、Ｐｍを粒状に形成したもので、窪み部１の下端付近に設置している。

この構成によれば、放射性物質１１が放射する放射線によって放電ガスが電離されて電子が生成される。これにより、気密容器２内には、偶存電子に加えて放射線によって生成された電子が存在することになる。この状態で、誘導コイル３に高周波電流を通電すると誘導コイル３間に電界が発生し、この電界により、気密容器２内の偶存電子及び放射線によって生成された電子の両方が加速されて、さらに電子を増加させるため、放射性物質１１を用いない場合に比べて、放電を容易に開始させることができる。

次に放射性物質１１であるＰｍ（プロメチウム）の有無と放電開始のし易さの関係を表３に示す。表３中、○印は気密容器２への電圧印加後、放電開始に至るまでの時間が０．７ｓｅｃ以下のものを示し、０．７ｓｅｃを越えるものについては「×」印で示している。

表３により、放射性物質１１であるＰｍを気密容器２内に設けた場合、設けない場合に比べて放電が開始するまでの時間が短くなっていることが明らかである。

なお、本実施形態においては、放射性物質１１としてＰｍを用いたが、Tｈ−W、ＴｈＯ₂、Ｋｒ８５等を用いてもよい。

以上、第１〜３の実施形態について述べたが、第１〜３の実施形態を組み合わせてもよい（図示はしない）。すなわち、窪み部１に導電膜７を設け、さらにその上に低仕事関数材料１０であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだ蛍光体膜６を設ける。この場合においても、仕事関数の低いセシウムが電気的刺激を受け、セシウムから電子が放出され易くなるとともに、誘導コイル３の上端又は下端と導電膜７との間に強電界が生じるため、電子が増加しやすくなり、放電の開始が容易となる。特に、導電膜７と誘導コイル３の端部間の強い電界で生成された電子が低仕事関数材料１０に衝突することにより、より多くの２次電子を生成するので、より放電の開始を容易にすることができる。

また、窪み部１のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属の１つであるセシウムを混ぜ込んだ蛍光体膜６を設け、さらに放射性物質１１を気密容器２に封入してもよい。この場合、放射性物質１１から放射線によって生成された電子が誘導コイル３の電界によって加速され、低仕事関数材料１０に衝突することにより、より多くの２次電子が生成されるため、さらに放電の開始を容易にすることができる。

そしてまた、窪み部１に導電膜７を設け、更にTｈ−W、Pr、Kr85、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質１１を封入してもよい。

なお、以上の実施形態において、誘導コイル３に通電する高周波電流が数百kHz程度の場合には、誘導コイル３と排気管９との間に磁性体を設けてもよい。また、蛍光体膜６の結着材としてAｌ₂O₃を用いたが、Y₂O₃やＭｇＯを用いてもよい。

第１の実施形態の無電極放電ランプの断面図である。 第２の実施形態の無電極放電ランプの断面図である。 第３の実施形態の無電極放電ランプの断面図である。

符号の説明

１ 窪み部
２ 気密容器
３ 誘導コイル
４ アマルガム
５ 保護膜
６ 蛍光体膜
７ 導電膜
８ ガラスロッド
９ 排気管
１０ 低仕事関数材料
１１ 放射性物質

Claims (6)

1. 窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面
   に導電膜を設けたことを特徴とする無電極放電ランプ。
2. 窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ金属土類、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする無電極放電ランプ。
3. 窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ金属土類、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
4. 窪み部を有し、内部に放電用のガスが封入された気密容器と、窪み部内に挿入され気密容器内に誘導電界を発生する誘導コイルと、を備えて、誘導コイルに高周波電流を通電させることにより気密容器内に高周波電磁界を形成して気密容器内に封入されたガスを励起させる無電極ランプにおいて、Tｈ−W、Pr、Kr85、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質を封入したことを特徴とする無電極放電ランプ。
5. 窪み部のガスが封入された内部側の面に低仕事関数材料であるアルカリ金属、アルカリ金属土類、希土類金属の少なくとも一種類以上の化合物を混ぜ込んだ蛍光体膜を設けたことを特徴とする請求項４記載の無電極放電ランプ。
6. Tｈ−W、Pr、Kr85、ThO₂の少なくとも一種類以上の物質からなる放射性物質を封入したことを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。

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