JP2009289479A

JP2009289479A - 無電極放電ランプ並びに照明器具

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Publication number: JP2009289479A
Application number: JP2008138631A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Saimi; 元洋齋見; Atsunori Okada; 淳典岡田; Makoto Ukekawa; 信請川; Shinichi Anami; 真一阿南; Koji Hiramatsu; 宏司平松; Yoshinori Tsuzuki; 佳典都築; Ayumi Sato; 歩佐藤
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】周囲の温度が低温から高温に至る幅広い環境下で、複雑な手段を用いることなく
光出力の低下を防ぐこと。
【解決手段】無電極放電ランプ１は、バルブ２と、容器３と、熱伝導部４とから構成され
る。バルブ２は、透光性材料によって中空気密に形成され、希ガス及び水銀が封入されて
いる。容器３は、前記水銀を供給するアマルガムを収納し、バルブ２内の相対的に温度の
低い場所に設置されている。熱伝導部４は、熱伝導率の高い線材から形成されている。ま
た、熱伝導部４の一端は、バルブ２内の相対的に温度の高い空間に位置し、他端には、所
定の温度以下では容器３に当接し、且つ所定の温度を超えると容器３から離れる可動部１
０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極を持たずに、誘導コイルにより中空気密の透光性のバルブを発光させる
無電極放電ランプ並びにそのような無電極放電ランプを用いる照明器具に関するものであ
る。

従来より、ガラス管内に一対の電極を配した放電ランプに対して、内部に電極を持たな
い無電極放電ランプと呼ばれるものがある。この種の放電ランプは、電極切れやエミッタ
消耗による不点灯がなく、電極を有する放電ランプに比べて非常に長寿命である。

無電極放電ランプは、一般に透光性材料によって中空気密に形成され、内部に水銀及び
希ガスが封入されたバルブと、前記水銀を供給するアマルガムを収納した金属容器とから
なる。前記バルブは、主となる発光部位の外殻部と、一部が開口し前記外殻部内に窪んだ
凹部と、前記金属容器が収納された管状部とから構成される。前記凹部内の前記管状部を
除く空間に、誘導コイルが巻回されたコアを配置させて、前記誘導コイルに高周波電流を
流すと、誘導電磁界により前記バルブ内部でプラズマが発生する。このプラズマの発生に
より電子が前記バルブ内部に封入された水銀原子と衝突する。そして、水銀原子は励起状
態になり紫外線を放出させて基底状態に戻る。この紫外線が前記バルブ内面に塗布されて
いる蛍光体によって可視光に変換される。

上述のアマルガムは、基体金属と水銀との合金からなり、広範な温度環境で安定した光
出力を得ることを目的として使用されている。そして、バルブ内の水銀蒸気圧は、アマル
ガムの温度によって決定される。

これに対して、アマルガムの代わりに水銀滴やＺｎ−Ｈｇを用いた無電極放電ランプが
提供されている（特許文献１及び２参照）。この従来例は、アマルガムに比べてランプ始
動後の立ち上がり時間が早いという長所がある。しかし、高温環境での点灯の場合、水銀
蒸気圧が高くなり過ぎて、光出力が低下してしまう。因って、水銀滴やＺｎ−Ｈｇを用い
る場合は、水銀蒸気圧を制御する最冷部（バルブ表面の中で最も温度が低くなる場所）の
温度を管理する必要がある。

また、上述の無電極放電ランプは何れも、低温環境での点灯や調光点灯の様な、バルブ
内の温度が十分上昇していない場合、水銀蒸気圧が低くなり過ぎてしまい、所望の光出力
が得られないといった問題がある。これに対して、温度制御手段として発熱体を設け、発
熱体の温度検知手段及び、制御回路を介して所望の温度に制御する制御回路を備えた無電
極放電ランプが提案されている（特許文献３及び４参照）。
特開２００１−３２５９２０号公報特開２００５−３４６９８３号公報実開平３−２２３０５号公報実開平７−１６３９８号公報

しかしながら、従来例では、低温環境若しくは高温環境で、所望の光出力を得るために
バルブ内の温度管理や、複雑な手段を必要とするという問題がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、周囲の温度が低温から高
温に至る幅広い環境下で、複雑な手段を用いることなく、光出力の低下を防ぐことができ
る無電極放電ランプ並びにそのような無電極放電ランプを用いる照明器具を提供すること
にある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、透光性材料によって中空気密に形成さ
れ希ガス及び水銀が封入されたバルブと、前記水銀を供給するアマルガムを収納した容器
と、長尺の熱伝導部とを備え、前記容器は、前記バルブ内の相対的に温度の低い場所に設
置され、前記熱伝導部の一端は前記バルブ内の相対的に温度の高い空間に位置し、前記他
端には、所定の温度以下では前記容器に当接し、且つ所定の温度を超えると前記容器から
離れる可動部が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、周囲の温度が低いとき、前記可動部の温度が所定の温度以下では、
前記バルブ内の相対的に温度の高い空間の熱が、前記熱伝導部の前記一端から、前記可動
部を介して前記容器に伝えられ、効率よくアマルガムの温度を上げることができる。また
周囲の温度が高いとき、前記可動部の温度が所定の温度を超えると、前記可動部は前記容
器から離れるので、前記熱伝導部から前記容器への熱伝導を遮断する。更に、前記容器は
前記バルブ内の相対的に温度の低い場所に設置されているので、アマルガムの過度の温度
上昇を防ぐことができる。因ってアマルガムを所望の温度に維持することが可能となり、
周囲の温度が低温から高温に至る幅広い環境下で、複雑な手段を用いることなく、光出力
の低下を防ぐことができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記可動部は、バイメタルから形成され
ることを特徴とする。

この発明によれば、前記可動部は、バイメタルから形成されるので、所定の温度を境に
自身を変形させることができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記可動部は、形状記憶合金から形成さ
れることを特徴とする。

この発明によれば、前記可動部は、形状記憶合金から形成されるので、所定の温度を境
に自身を変形させることができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の発明において、前記熱伝導部の
表面は、両端部を除く、少なくとも一部が断熱材で覆われていることを特徴とする。

この発明によれば、前記熱伝導部の表面は、両端部を除く、少なくとも一部が断熱材で
覆われているので、周囲の温度が低いとき、前記熱伝導部の前記一端で得られた熱を、効
率よく前記容器に伝導することができる。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の無電極放電ランプを保持する器
具本体を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、請求項１〜４の何れか１項に記載の発明と同様の効果を奏する照明
器具が提供できる。

本発明では、周囲の温度が低温から高温に至る幅広い環境下で、複雑な手段を用いるこ
となく、光出力の低下を防ぐことができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。本実施形態の無電
極放電ランプ１は、図１に示すように、バルブ２と、容器３と、熱伝導部４とから構成さ
れている。

バルブ２は、ガラス等の透光性材料によって中空気密に形成され、全体として電球型を
しており、外殻部５と、凹部６と、管状部７とから構成される。バルブ２内部には、水銀
及び希ガス（アルゴンやクリプトン等）が封入されている。また、バルブ２の内面には、
アルミナ等の金属酸化物からなる保護膜（図示せず）が形成され、更に前記保護膜の上に
は蛍光体８（図では一部のみ示す）が塗布されている。

外殻部５は、主となる発光部位で、略球形状の部分と略円筒形状の部分とが連通して形
成されている。また前記略円筒形状の部分の外周面には、係止溝（図示せず）が形成され
ている。

凹部６は、外殻部５の前記略円筒形状の部分の一端が開口し、外殻部５内に窪んだ円筒
形状に形成されている。

管状部７は、両端が開口した細長円筒形状に形成されている。管状部７の一端は、凹部
６内の一端の底部６ａの中心に結合され、外殻部５の内部空間と連通してなり、他端は、
凹部６の開口側に向けて設けられている。また、管状部７の内壁には、内側へ突出する突
起部７ａ、７ｂが形成されている。突起部７ａは、バルブ２内の相対的に温度の低い、管
状部７の略下方部に設けられ、突起部７ａと前記他端との間には、後述の容器３が設置さ
れている。バルブ２内の相対的に温度の低い場所とは、後述の誘導コイル２５から離れた
場所であり、前記他端近傍である。突起部７ｂは、突起部７ａと前記一端との間の何れか
の場所に設けられている。尚、管状部７の前記他端の開口は、バルブ２内を封止する際に
溶融させて閉じられる。

容器３は、鉄―ニッケル合金からなり中空の略円筒形状に形成され、一端には、細長棒
状の熱伝導率の高い伝導棒３ａが設けられている。容器３の内部には、バルブ２内に水銀
蒸気を供給するアマルガム（図示せず）が収納されている。前記アマルガムは、例えばビ
スマスとインジウムの合金からなる基体金属に、５％の含有率で水銀を含有したものであ
る。また、容器３の外周壁には内部に貫通する小孔（図示せず）が設けられており、前記
小孔より水銀蒸気が出入りする。そして、容器３及びガラスロッド９が、バルブ２内の相
対的に温度の低い、突起部７ａと管状部７の前記他端との間に収納されている。ガラスロ
ッド９は、円筒形状に形成されており、管状部７内での容器３の位置決定を行う。そして
伝導棒３ａは、管状部７の内壁と突起部７ａとの隙間から突出し、伝導棒３ａの端部は、
突起部７ａと突起部７ｂとの間の空間に位置する。

熱伝導部４は、熱伝導率の高い線材と、その線材の両端部以外の表面を覆う断熱材から
形成され、全体としてコ字部分と長手部分に分けられる。前記コ字部分は、熱伝導部４の
一端を略コ字型に曲折されてなり、前記長手部分は、前記コ字部分から他端に亘って直線
状に形成されている。また、前記長手部分には、三角形状に突出してなる係止部１１が設
けられている。そして、前記他端には、棒状に形成された可動部１０が設けられている。
可動部１０は、所定の温度を境に自身の変形が可能なバイメタルから形成され、バイメタ
ル以外に、温度によって元の形状に復元する形状記憶合金から形成されてもよい。また、
可動部１０は、棒状以外に平板状や螺旋状に形成されてもよい。そして、熱伝導部４は、
可動部１０を含めた前記長手部分を管状部７内に挿入し、係止部１１を管状部７の突起部
７ｂに係止させることで、管状部７に固定される。尚、係止部１１から可動部１０の端部
までの長さは、伝導部３ａの端部から突起部７ｂまでの長さと略等しくする必要がある。
また、熱伝導部４の前記一端は、前記コ字部分を凹部６の底部６ａ及び壁面に沿わせて、
バルブ２内の相対的に温度の高い空間に配置されている。バルブ２内の相対的に温度が高
い空間とは、外殻部５の最大径をなす近傍の空間であり、後述の誘導コイル２５近傍でプ
ラズマが相対的に強く発生する場所である（図２の左右の円１２参照）。本実施形態の前
記一端には、平面板状に形成されたフラグ１３が設けられている。フラグ１３の表面には
仕事関数が小さい金属化合物（例えば、水酸化セシウム）が塗布されており、始動時の電
子の数を増加させる働きをするが、必ずしも必要ではない。

上述の無電極放電ランプ１は、図１に示すように、照明器具の器具本体２０に取付けら
れる。尚、図１では、器具本体２０の構成部材のうち、カプラ２１及び口金２２のみが図
示されている。

カプラ２１は、外鍔部２３と、放熱パイプ２４と、フェライトコア（図示せず）と、誘
導コイル２５とから構成されている。外鍔部２３は、アルミ材から円板形状に形成されて
いる。放熱パイプ２４は、両端が開口する細長円筒形状に形成された熱伝導率の高い銅パ
イプである。前記フェライトコアは、ＭｎＺｎフェライト材から両端が開口する円筒形状
に形成されている。そして、放熱パイプ２４の軸方向に対して略半分の一方側には、前記
フェライトコアが外挿されている。また、放熱パイプ２４の他方側の端部は、外鍔部２３
の水平方向の中心部に結合されている。そして、誘導コイル２５が、前記フェライトコア
の外周面に巻回されている。

口金２２は、樹脂材等から両端が開口する略円筒形状に形成され、内周面には、内側に
突出する複数の係止片（図示せず）が設けられている。そして、口金２２は、軸方向の一
端側でカプラ２１の外鍔部２３に結合されている。

無電極放電ランプ１の器具本体２０への取付け方について説明する。先ず、管状部７を
放熱パイプ２４の誘導コイル２５を有する側の開口より挿入する。このとき、同時に放熱
パイプ２４、前記フェライトコア及び誘導コイル２５が、凹部６の開口より挿入され、凹
部６とカプラ２１とが嵌合する。そして、口金２２の複数の前記係止片が、外殻部５の前
記係止溝に係合する。これにより無電極放電ランプ１は、器具本体２０に固定される。そ
して、前述の様に、熱伝導部４の前記一端は、誘導コイル２５近傍に位置する。

次に、本発明に係る照明器具の実施形態について説明する。照明器具３０は、図３に示
すように、器具本体２０と、点灯回路３１と、プラグ３２と、電線３３及び電線３４とか
ら構成されている。器具本体２０は、放熱フィン３５と、上述のカプラ２１及び口金２２
とから構成され、無電極放電ランプ１を保持する。放熱フィン３５は平面板状に形成され
水平方向の略中央部でカプラ２１の外鍔部２３に結合されている。電線３３の一端は、カ
プラ２１の誘導コイル２５に接続され、他端は、高周波電流を供給する点灯回路３１に接
続されている。そして、点灯回路３１は、電線３４及びプラグ３２を介して電源（図示せ
ず）に接続されている。

以下、上述の本実施形態の無電極放電ランプ１の作用について説明する。尚、発光原理
については、先述の従来技術と共通のため説明を省略する。

無電極放電ランプ１を照明器具３０の器具本体２０に取付けて、カプラ２１の誘導コイ
ル２５に高周波電流を供給すると、誘導コイル２５の周囲に誘導電磁界が発生する。この
とき周囲の温度が低く、熱伝導部４の可動部１０の温度が所定の温度以下の場合、図４（
ａ）に示すように、可動部１０は容器３の伝導棒３ａに当接する。熱伝導部４は、誘導コ
イル２５近傍のプラズマが強く発生する空間で得られた熱を容器３に伝え、効率よくアマ
ルガムの温度を上げることができる。また、周囲の温度が高いとき、可動部１０の温度が
所定の温度を超えていれば、図４（ｂ）に示すように、可動部１０は、自身を変形させる
ことで、伝導棒３ａから離れる。これにより、熱伝導部４から容器３への熱伝導を遮断す
る。更に、容器３は、バルブ２内の相対的に温度の低い場所に設置されているので、アマ
ルガムの過度の温度上昇を防ぐことができる。

実際に本実施形態の無電極放電ランプ１で、周囲の温度を変化させたときの測定を行っ
た。その結果について、図５を参照して説明する。尚、図５の横軸Ｘは周囲温度（℃）、
縦軸Ｙは発光効率（％）、実線イは本実施形態の特性、破線ロはアマルガムを用いた高温
時及び低温時の対策が行われていない従来例である。

図５に示すように、周囲温度が−２０．０℃から６０．０℃までの範囲で、従来例は高
温時及び低温時で発光効率が低下しているのに対し、本実施形態は９０％以上の発光効率
を維持している。

以上説明した本実施形態の無電極放電ランプ１は、周囲の温度環境によって、バルブ２
内の相対的に温度が高い空間の熱を容器３へ伝導する、若しくは容器３への熱伝導を遮断
することが可能な熱伝導部４を備え、更に容器３は、バルブ２内の相対的に温度の低い場
所に設置されている。因って、アマルガムを所望の温度に維持することが可能となり、周
囲の温度が低温から高温に至る幅広い環境下で、複雑な手段を用いることなく、光出力の
低下を防ぐことができる。

本発明の実施形態の断面図である。同上におけるバルブ内のプラズマが強く発生する位置を示す断面図である。同上における無電極放電ランプを照明器具に取付けたときの斜視図である。同上における管状部内を示し、（ａ）は周囲の温度が低いときの断面図で、（ｂ）は周囲の温度が高いときの断面図である。本発明及び従来例の周囲温度に対する光出力効率の特性図である。

符号の説明

１無電極放電ランプ
２バルブ
３容器
４熱伝導部
１０可動部

Claims

透光性材料によって中空気密に形成され希ガス及び水銀が封入されたバルブと、前記水
銀を供給するアマルガムを収納した容器と、長尺の熱伝導部とを備え、前記容器は、前記
バルブ内の相対的に温度の低い場所に設置され、前記熱伝導部の一端は前記バルブ内の相
対的に温度の高い空間に位置し、前記他端には、所定の温度以下では前記容器に当接し、
且つ所定の温度を超えると前記容器から離れる可動部が設けられていることを特徴とする
無電極放電ランプ。
前記可動部は、バイメタルから形成されることを特徴とする請求項１記載の無電極放電
ランプ。
前記可動部は、形状記憶合金から形成されることを特徴とする請求項１記載の無電極放
電ランプ。
前記熱伝導部の表面は、両端部を除く、少なくとも一部が断熱材で覆われていることを
特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無電極放電ランプ。
請求項１〜４の何れか１項に記載の無電極放電ランプを保持する器具本体を備えたこと
を特徴とする照明器具。