JP2008112599A

JP2008112599A - 無電極放電ランプ及び照明器具

Info

Publication number: JP2008112599A
Application number: JP2006293569A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsuo; 茂樹松尾
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2008-05-15

Abstract

【課題】水銀蒸気圧を制御するための最冷点となる突起部の温度を下げ、光出力を向上させた無電極放電ランプを提供する。
【解決手段】透光性材料により形成された気密容器１内に放電ガス及び最冷点温度で蒸気圧を制御される水銀を封入して成るバルブ２を備え、このバルブ２には外部へ向けて突き出した突起部１０を備え、バルブ内面には紫外線を可視光に変換する蛍光体１２を塗布されており、誘導コイル３により形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、前記突起部１０の蛍光体厚みをバルブ内面の平均的な蛍光体厚みよりも薄くした。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電ガスを封入したバルブ内に電極を持たず、誘導コイルにより高周波電流を通電することによって形成した高周波電磁界を放電ガスに作用させることにより、放電ガスを放電させる無電極放電ランプとその照明器具に関するものである。

無電極放電ランプは、放電ガスと水銀蒸気を封入したバルブと、このバルブに近接して配置された誘導コイルからなり、誘導コイルに高周波電流を流すことで発生する高周波電磁界によって、バルブ内の水銀蒸気を励起し、水銀蒸気により放射された紫外線が蛍光体により可視光に変換されるようになっている。この無電極放電ランプは、内部に電極を持たない構造となっているため、電極の劣化による不点灯がなく、一般の蛍光灯に比べて長寿命である。

特開平７−２７２６８８号公報、実開平６−５００６号公報で開示されているような、無電極放電ランプでは、水銀蒸気の供給源としてビスマス−インジウム−水銀アマルガムを使用している。このアマルガムは、周囲温度が変化しても広い範囲で高い光出力が得られるという長所がある。その一方で、高い光出力を実現するためには高いアマルガム温度が必要となり、必要な温度に達するまでの時間がかかってしまう。したがって、立ち上がり時間が遅いという短所があり、ビスマス−インジウム−水銀アマルガムを使用した場合、安定点灯時の光出力に対して６０％の光出力を確保するのに１分ほどかかるという結果が得られている。

これに対して、特開２００１−３２５９２０号公報で開示されているような無電極放電ランプでは、立ち上がり時間を短くする目的で、純粋な水銀滴を使用している。この公報によれば、ランプが始動した後、２〜３秒以内に最大出力の５０％に達したと記載されている。これは、水銀滴の方が低い温度でも高い水銀蒸気圧を得ることができ、必要な温度に達するまでの時間が短いからである。ただし、バルブの体積に対して入力電力が大きい高負荷のランプや、周囲温度が高い場合には、バルブの温度が高くなるため、水銀蒸気圧が高くなり過ぎて安定点灯中は光出力が低下してしまう。従って、水銀滴を使用する場合には、水銀の蒸気圧を制御する最冷部（バルブの表面の中で最も温度が低くなる部位）を確保する必要があり、その温度は３５℃から４５℃程度である。同公報では、バルブに突起部を設けて、その突起部を最冷部としている。また、純粋な水銀滴に代えて、Ｚｎ−Ｈｇアマルガムを排気管内に封入した無電極放電ランプが特開２００５−３４６９８３号公報に開示されており、この文献においても、バルブに突起部を設けて、その突起部を最冷部とすることで水銀蒸気圧を制御している。
特開２００５−３４６９８３号公報

しかしながら、さらに高負荷のランプの場合には、突起部を設けても温度が高くなりすぎて、水銀蒸気圧が最適範囲から外れることにより、光出力が低下してしまう。また、ランプの周囲温度が高くなるような密閉型照明器具内で用いた場合にも、突起部の温度が上がり、光出力が低下してしまう。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、突起部の温度を下げ、光出力を向上させた無電極放電ランプとその照明器具を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、図１〜図３に示すように、透光性材料により形成された気密容器１内に放電ガス及び最冷点温度で蒸気圧を制御される水銀を封入して成るバルブ２を備え、このバルブ２には外部へ向けて突き出した突起部１０を備え、バルブ内面には紫外線を可視光に変換する蛍光体１２を塗布されており、誘導コイル３により形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、前記突起部１０の蛍光体厚みをバルブ内面の平均的な蛍光体厚みよりも薄くしたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記気密容器１に誘導コイル３を含むカプラ６が嵌合されるキャビティ７を備え、キャビティ頂部の蛍光体厚みをキャビティ側面の平均的な蛍光体厚みよりも薄くしたことを特徴とする（図４参照）。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の無電極ランプと、無電極ランプの内部に電磁界を形成する誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路１４とを備えた照明器具である（図５参照）。

請求項１の発明によれば、突起部の蛍光体厚みを薄くして、光の透過率を上げている。光の透過率を上げることで、バルブ内で発生した光の吸収による温度上昇を減らすことができる。また、紫外線を可視光に変換するときに蛍光体で発生する熱も減らすことができるので、突起部の温度が下がる。

請求項２の発明によれば、キャビティ頂部での光の反射または放射が減るので、突起部への光が減り、突起部の温度が下がる。

請求項３の発明によれば、ランプの周囲温度が高くなるような密閉型照明器具内で用いた場合でも、突起部の温度が上がらないため、良好な光出力を得ることが出来る。

（実施形態１）
図１は、実施形態１の無電極放電ランプを示す。この無電極放電ランプは、気密容器１で構成された電球形状のバルブ２よりなり、バルブ２の内部に誘導電磁界を発生させる誘導コイル３を挿入されている。誘導コイル３は中心部に円筒形のフェライトコア４を備えている。フェライトコア４は放熱部材５により保持されている。これらの誘導コイル３とフェライトコア４と放熱部材５は一体化されてカプラ６となり、気密容器１の中心部に設けられた凹部であるキャビティ７に嵌合される。このキャビティ７の底部からキャビティ７の開口に向かって排気管８が突設されている。排気管８内には水銀を放出させるためＺｎ−Ｈｇアマルガム９が収納されている。気密容器１内には、バッファガスとしてアルゴン等の希ガスが数十Ｐａ封入されている。バルブ２の頂部には、突起部１０を設けている。バルブ２の内壁およびキャビティ７の周囲には、保護膜１１及び蛍光体膜１２を塗布している。バルブ２の底部付近には樹脂材からなる円筒状の口金１３が取り付けられている。

図２は、実施形態１のランプを備えた無電極ランプ点灯装置を示す。上述のカプラ６には高周波電流を通電する点灯回路１４が管灯線１５を介して接続される。カプラ６は、バルブ２の口金１３に嵌合させるとキャビティ７に挿入される。

この無電極放電ランプの動作を説明する。誘導コイル３に点灯回路１４から出力された１３５ｋＨｚの高周波電流を流すと、誘導コイル３の周囲に高周波電磁界が発生する。この高周波電磁界により気密容器１内の電子が加速され、電子の衝突により電離が起こり、プラズマ１６が発生する。プラズマ１６中では、水銀原子が励起され、基底状態に戻るときに２５４ｎｍの紫外線を発生する。この紫外線はバルブ２の内壁およびキャビティ７の周囲に塗布された蛍光体１２により可視光に変換される。変換された可視光は、バルブ２を透過して外部に放出される。点灯中、プラズマ１６による熱でバルブ２は高温となるが、バルブ２の頂部に突起部１０を設け、この突起部１０を最冷点とすることで、気密容器１内の水銀蒸気圧は下がる。

図３に、突起部１０の拡大断面図を示す。突起部１０の蛍光体１７の厚みを、バルブ２の主たる発光部分の内壁に塗布された蛍光体１２の平均的な厚みよりも薄くしている。バルブ２の蛍光体１２は、蛍光体を含む混濁液をバルブ２に流し込み、エアーで乾燥させて蛍光体膜を形成しているが、このエアー量や混濁液の粘度を調整することで、突起部の蛍光体１７の厚みは容易に調整できる。例えば、エアーにより突起部１０の蛍光体１７だけを吹き飛ばして厚みを薄くすることも出来る。

蛍光体１７の厚みを薄くすると、光の透過率が上がるので、光の吸収による温度上昇を減らすことができる。また、蛍光体１７で紫外線を可視光に変換するときに変換ロスが発生するが、この変換ロスによる熱も減らすことができるので、突起部１０の温度を下げることができる。

外径φ９５ｍｍのバルブ２に高周波電力３０Ｗを入力した場合、突起部１０の蛍光体１７の厚みを１５μｍから１０μｍに変えると、突起部１０の温度が約１℃下がることを実験で確認している。

このような構成にすることで、高負荷ランプでも突起部１０の温度が下がるため、光出力を向上できる。

（実施形態２）
図４は、実施形態２の無電極放電ランプのキャビティ頂部の拡大図を示す。本実施形態は、キャビティ頂部の蛍光体１８の厚みを薄くしている。その他の構成は、実施形態１と同様である。このような構成にすることで、キャビティ頂部での光の反射または放射が減り、突起部１０への光が減るので、突起部１０の温度が下がる。

（実施形態３）
図５は、実施形態１または実施形態２のランプを備えた照明器具の概略構成を示す。この照明器具は、反射板１９、前面パネル２０で密閉され、内部にバルブ２が配置される。このような密閉型の照明器具では、バルブ２の周囲（器具内）温度が高くなるが、実施形態１または実施形態２のランプを用いているため、突起部１０の温度が上がらず、光出力の低下を避けることができる。

本発明の実施形態１による無電極放電ランプの概略断面図である。本発明の実施形態１のランプを備えた無電極ランプ点灯装置の概略図である。本発明の実施形態１の無電極放電ランプの突起部の概略断面図である。本発明の実施形態２の無電極放電ランプのキャビティの概略断面図である。本発明の実施形態３による照明器具の概略図である。

符号の説明

１気密容器
２バルブ
３誘導コイル
４フェライトコア
５放熱部材
６カプラ
７キャビティ
８排気管
９Ｚｎ−Ｈｇ
１０突起部
１１保護膜
１２蛍光体
１３口金
１４点灯回路
１５管灯線
１６プラズマ
１７突起部の蛍光体
１８頂部の蛍光体
１９反射板
２０前面パネル

Claims

透光性材料により形成された気密容器内に放電ガス及び最冷点温度で蒸気圧を制御される水銀を封入して成るバルブを備え、このバルブには外部へ向けて突き出した突起部を備え、バルブ内面には紫外線を可視光に変換する蛍光体を塗布されており、誘導コイルにより形成される電磁界の作用により放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプにおいて、前記突起部の蛍光体厚みをバルブ内面の平均的な蛍光体厚みよりも薄くしたことを特徴とする無電極放電ランプ。
前記気密容器に誘導コイルを含むカプラが嵌合されるキャビティを備え、キャビティ頂部の蛍光体厚みをキャビティ側面の平均的な蛍光体厚みよりも薄くしたことを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプ。
請求項１または請求項２のいずれかに記載の無電極ランプと、無電極ランプの内部に電磁界を形成する誘導コイルと、誘導コイルに高周波電流を供給する点灯回路とを備えた照明器具。