JP2009289490A - 無電極放電ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性や電気的特性の変化が少ない無電極放電ランプおよびこれを用いた照明器具を提供することにある。
【解決手段】無電極放電ランプ１００は、内側に窪んだ凹部４を有するバルブ２と、一端部が封止されるとともに凹部４の底に連結された他端部においてバルブ２の内部の放電空間に連通する管状部５と、管状部５の内側に配置されるアマルガム（図示せず）を収納した金属容器７と、管状部５の周囲に管状部５の軸方向に沿って巻回される誘導コイル１４と、誘導コイル１４と管状部５の外周面との間に配置され一部が凹部４の外側に露出する筒状の放熱体１２とを備える。そして、管状部５と放熱体１２との間に温度の上昇に伴い熱伝導率が減少する熱伝導率可変部材１０が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、無電極放電ランプおよびこれが収納される筐体を備えた照明器具に関するものである。

従来から、ガラス管内に一対の電極を配設してなる蛍光ランプが提供されている。これに対して、ガラス製のバルブ内に電極を持たない無電極蛍光ランプ（以下、無電極放電ランプと称す）として、図７に示す構成のものが提案されている（特許文献１参照）。

ここにおいて、図７に示す無電極放電ランプ１００’は、ガラスなどの透光性材料により形成され内部に希ガスおよび蒸気化し得る金属である水銀が封入されるとともに内側に窪んだ凹部４を有するバルブ２と、バルブ２の内壁に形成される蛍光体膜６と、一端部が封止されるとともに凹部４の底に連結された他端部においてバルブ２内部の放電空間に連通する管状部５と、管状部５の内側に配置され水銀を含有したアマルガム（図示せず）を収納した金属容器７と、凹部４の内側に設けられ管状部５の周囲に管状部５の軸方向に沿って巻回される誘導コイル１４と、誘導コイル１４と管状部５の外周面との間に配置され一部が凹部４の外側に露出する筒状の放熱体１２とを備える。ここで、放熱体１２は、一端部が凹部４の底側に位置し他端部が凹部４の外側に露出していることにより、凹部４の内側で発生した熱を凹部４の外側へ放熱することができる。また、図１４に示すように、凹部４の内側において放熱体１２の外周面の一部と誘導コイル１４との間に、フェライトコア１３が配設されている。

しかして、上述の無電極放電ランプ１００’は、高周波電源からケーブル（図示せず）を介して誘導コイル１４に高周波電流が通電されると、バルブ２内部に高周波電磁界が発生し、バルブ２内部に封入された希ガスが放電する。ここで、希ガスの放電によりバルブ２が加熱されてバルブ２に封入された水銀が蒸発（蒸気化）し、更に、バルブ２の放電空間内で水銀蒸気が励起されて、紫外線が放射されバルブ２の内壁に形成された蛍光体膜６で可視光に変換される。

ところで、図７に示す構成の無電極放電ランプ１００’は、上述のように、バルブ２内に電極を持たないことにより、電極切れやエミッタ（熱電子放射物質）の消耗による不点が起こらないので、一般の蛍光ランプに比べて長寿命という特徴がある。

また、図７に示す構成の無電極放電ランプ１００’は、広範な周囲温度の環境下において安定した光束量を得ることを目的として、基体金属と水銀の合金とからなるアマルガムを金属容器７に収納された形でバルブ２内に封入し、アマルガムが配置されている箇所の温度における飽和蒸気圧でバルブ２の放電空間内の水銀蒸気圧を制御している。
特開２００５−１９７０３１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている無電極放電ランプ１００’では、常温に比べて非常に低温（例えば、−２０℃）の環境下で使用する場合、バルブ２内の放電空間で発生した熱やフェライトコア１３や誘導コイル１４で発生した熱が放熱体１２を介して凹部４の外側へ放熱されるので、上述のアマルガムを効率よく暖めることができない。従って、アマルガムの温度で決まるバルブ２内の水銀蒸気圧が所望の値よりも低くなってしまい、バルブ２内の放電空間内の水銀密度が不足し、所望の光束量が得られなかったり、放電インピーダンスが低くなりすぎ、所望の電気的特性が得られない。

一方、上述のアマルガムが常温に比べて高温（例えば、６０℃）になると、バルブ２内の放電空間内の水銀蒸気圧が所望の値よりも高くなり、光束量が低下したり発光効率が低下してしまう。

本願発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性や電気的特性の変化が少ない無電極放電ランプおよび照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、透光性材料により形成され内部に希ガスおよび水銀が封入されるとともに内側に窪んだ凹部を有するバルブと、バルブの内壁に形成された蛍光体膜と、一端部が封止されるとともに凹部の底に連結された他端部においてバルブ内部の放電空間に連通する管状部と、管状部の内側に配置され水銀を含有したアマルガムと、凹部の内側に設けられ管状部の周囲に管状部の軸方向に沿って巻回される誘導コイルと、誘導コイルと管状部の外周面との間に配置され一部が凹部の外側に露出した放熱体とを備え、管状部において内側にアマルガムが配置される部位の外周面と放熱体との間に温度の上昇に伴い熱伝導率が減少する熱伝導率可変部材が配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、管状部において内側にアマルガムが配置される部位の外周面と放熱体との間に温度の上昇に伴い熱伝導率が減少する熱伝導率可変部材が配置されてなるので、周囲温度が比較的低温の環境下で点灯した場合は、熱伝導率可変部材の熱伝導率が比較的高くなり、放熱体を伝わる熱が熱伝導率可変部材を介して効率よくアマルガムに伝わり、一方、周囲温度が比較的高温になった場合は、熱伝導率可変部材の熱伝導率が減少し、放熱体を伝わる熱がアマルガムに伝わりにくくなることにより、アマルガムの温度変化を抑制し、バルブ内の放電空間の水銀蒸気圧の変化を小さく抑えることができるので、無電極放電ランプの光束量の低下を防ぐことができるとともに、放電インピーダンスの変化も抑制することができる。即ち、この発明によれば、周囲温度が幅広い範囲で変化しても無電極放電ランプの光出力特性や電気的特性の変化を少なくすることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記熱伝導率可変部材は、内部に気体密閉部を含み、温度の上昇に伴い当該気体密閉部の体積が膨張することを特徴とする。

この発明によれば、温度に応じて自動的に且つ連続的に熱伝導率が変化する熱伝導率可変部材を同一材料で形成でき、複雑な構造を必要としないので、比較的簡便に、周囲温度が幅広い範囲で変化しても無電極放電ランプの光出力特性や電気的特性の変化を少なくすることができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記熱伝導率可変部材は、前記気体密閉部が伸縮性を有する材料で覆われてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記熱伝導率可変部材として、伸縮性を有する材料で覆われた前記気体密閉部に液体或いはゲル状の材料を密閉して使用することもできるので、前記熱伝導率可変部材の材料選択肢を広げることができることから、使用温度範囲の広い材料などを選択することができる。

請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記熱伝導率可変部材は、カリウムおよびナトリウムのいずれか一方からなる単体金属あるいはカリウムおよびナトリウムのうち少なくとも一方を含有する合金を含むことを特徴とする。

この発明によれば、前記熱伝導率可変部材として、低温時において熱伝導率の高い固体金属材料を使用するので、より低温の環境下においても、無電極放電ランプの特性の低下を抑制できる。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３の発明において、前記熱伝導率可変部材は、アルコールを保持部材に封入密閉したものであることを特徴とする。

この発明によれば、前記熱伝導率可変部材として、入手性が良く、比較的低コストであるアルコールを使用するので、比較的低コストで、周囲温度が幅広い範囲で変化しても無電極放電ランプの光出力特性や電気的特性の変化を少なくすることができる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記保持部材は、ガラス、金属および樹脂のうちのいずれか一つの材料により形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記保持部材が、ガラス、金属および樹脂のうちのいずれか一つの材料により形成されていることにより、環境変化によってアルコールが漏れ出す可能性を低くすることができるので、より信頼性を向上させることができる。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の無電極放電ランプが収納される筐体を備えることを特徴とする。

この発明によれば、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の無電極放電ランプが収納される筐体を備え、当該無電極放電ランプは、周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性の変化が少ないので、照明器具内の温度変化による光出力特性や電気的特性の変化を抑制することができる。

請求項１の発明によれば、管状部において内側にアマルガムが配置される部位の外周面と放熱体の内周面との間に熱伝導率可変部材が配置されていることにより、周囲温度が幅広い範囲で変化しても、アマルガムの温度変化を抑制し、バルブ内の放電空間の水銀蒸気圧の変化を小さく抑えることができるので、無電極放電ランプの光束量の低下および放電インピーダンスの変化を小さくすることができる。即ち、周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性や電気的特性の変化を少なくすることができる。

請求項７の発明によれば、周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性や電気的特性の変化が少ない無電極放電ランプが収納される筐体を備えるので、照明器具内の温度変化による光出力特性や電気的特性の変化を抑制することができる。

（実施形態１）
以下、本実施形態の無電極放電ランプ１００について図１乃至図４に基づいて説明する。

本実施形態の無電極放電ランプ１００は、ガラスなどの透光性材料により電球形状に形成され内側に窪んだ凹部４を有し内部に希ガスおよび水銀が封入されるバルブ２と、バルブ２の内壁に形成された蛍光体膜（図示せず）と、一端部が封止されるとともに凹部４の底に連結された他端部においてバルブ２の内部の放電空間に連通する管状部５と、管状部５の内側に配置され水銀を含有したアマルガム（図示せず）を収納した金属容器７と、凹部４の内側に設けられ管状部５の周囲に管状部５の軸方向に沿って巻回される誘導コイル１４と、誘導コイル１４と管状部５の外周面との間に配置され一部が凹部４の外側に露出した筒状の放熱体１２とを備える。

また、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、電球形状のバルブ２を後述のパワーカプラ部１１に固定するための円筒状の口金３が、バルブ２の頚部２ａに設けられている。また、バルブ２の内部には、無電極放電ランプ１００の始動を補助するための始動補助部９が配置されている。ここで、凹部４の内側に管状部５が形成されたバルブ２と口金３と始動補助部９とからランプ部１が構成されている。

また、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、内側に円筒状の放熱体１２が挿通される挿通穴４０ａが貫設されたシリンダ４０と、凹部４の内側に設けられ内周面が放熱体１２の外周面の一部を取り囲む形で配設されるフェライトコア１３と、上述の放熱体１２、フェライトコア１３およびシリンダ４０を一体に支持する支持台３１とを備える。ここで、放熱体１２と、放熱体１２に装着されるフェライトコア１３と、フェライトコア１３の外周面に巻回された誘導コイル１４と、放熱体１２が内側に配置されるシリンダ４０と、支持台３１とで、上述のパワーカプラ部１１が構成されている。要するに、パワーカプラ部１１はバルブ２の凹部４に挿入される。

バルブ２の凹部４は、ガラスなどの透光性材料で形成され一端側を閉塞して底部が形成されるとともに他端側を開口した円筒状部材をバルブ２の一部に形成された開口部からバルブ２内部に挿入し、バルブ２の開口部の周縁と前記円筒状部材の開口部の周縁とを溶着することにより形成される。また、バルブ２の内部の放電空間には、アルゴンガスなどの希ガスが封入されている。ここで、バルブ２内部の希ガスの分圧は数１０〜数１００Ｐａとなるように設定されている。また、電球形状のバルブ２の頚部２ａには、周方向の全体に亘って内側に窪んだ係合凹部２ｂが形成されており、後述の円筒状の口金３の内周面から内側に突出して形成された係合凸部３ａと係合する。なお、蛍光体膜は、バルブ２の内壁にアルミナなどから形成された保護膜（図示せず）上に積層する形で形成されている。

管状部５は、バルブ２の有する凹部４の内側に形成され一端部が封止され凹部４の底に連結された他端部において内部空間がバルブ２内部の放電空間に連通している。ここで、管状部５は、製造時にバルブ２内を排気するためにバルブ２に溶着された排気管を用いて形成されており、当該排気管は、バルブ２内を排気した後に、アマルガムを収納した金属容器７とガラス製のロッド８とが収められた状態で一端部が封止され、バルブ２が密閉される。また、管状部５の側壁には、管軸方向における中間部に内側に突出した第１の突部５ａが形成され、上記他端部に内側に突出した第２の突部５ｂが形成されている。ここで、第１の突部５ａとロッド８との間に金属容器７を保持される。また、金属容器７は、内部が空洞のカプセル状に形成され、側面に貫設した２つの孔（図示せず）を通じて内部に収納されたアマルガムから出る水銀蒸気を通過させている。

アマルガムは、例えば、ビスマスとインジウムとの合金からなる基体金属に３．５％の含有比率で水銀を含有したものである。この水銀を含有するアマルガムを使用することにより、水銀単体を使用した場合に比較して、広い温度範囲でバルブ２内の水銀蒸気圧の変化を小さくすることができる。

口金３は、円筒状部材で形成され、内周面の周方向に沿って内側に突出した係合凸部３ａが形成されており、当該口金３の一端側の開口部から電球形状のバルブ２が挿入され、バルブ２の頚部２ａの周方向全体に亘って形成された係合凹部２ｂと係合凸部３ａとが係合することにより、バルブ２に口金３が固定される。また、口金３の内周面において、係合凸部３ａが内側に突出した部位に対してバルブ２が挿入される側とは反対側に、周方向の全体に亘って内側に突出したフランジ部３ｂが形成されている。フランジ部３ｂは、ランプ部１にパワーカプラ部１１が装着された状態で後述のシリンダ４０の基台部４０ｂに当接する。

始動補助部９は、一端部にフック９ｂが形成されたコ字状の支持体９ａの他端部にフラグ９ｃを固着してなり、フック９ｂが形成された一端部が管状部５内に挿入されるとともに、フラグ９ｃが固着された他端部がバルブ２内の放電空間に導出された形で配置される。また、始動補助部９は、管状部５の側壁に形成された第２の突部５ｂにフック９ｂが係止されることで、支持体９ａが管状部５から抜けないように固定されている。ここで、フラグ９ｃには、水酸化セシウムなどの仕事関数の小さい金属化合物が塗布されている。なお、フラグ９ｃに塗布された金属化合物は、無電極放電ランプ１００の始動時におけるバルブ２内の放電空間に存在する電子の数を増やす役割を担っている。

放熱体１２は、例えば、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属で形成され、円筒状の形状を有している。また、放熱体１２は、一端部が凹部４の底側に配置され他端部が凹部４の外側に配置されることにより、誘導コイル１４で発生した熱を凹部４の外側へ放熱することができる。

フェライトコア１３は、円筒状に形成され、放熱体１２に２つ装着されている。なお、フェライトコア１３は、例えば、亜鉛、マンガン、ニッケル、鉄等の金属化合物である磁性材料で形成されている。

シリンダ４０は、円柱状の基台部４０ｂと、基台部４０ｂより外径が小さく形成され先端面がフェライトコア１３に対向した円柱状の突台部４０ｃとから構成され、放熱体１２が挿通される挿通穴４０ａが貫設されている。ここで、挿通穴４０ａは、円柱状の突台部４０ａの中心軸方向において突台部４０ｃの先端面からフェライトコア１３側とは反対側に規定距離だけ奥側の部位から基台部４０ｂにおいて突台部４０ｃとは反対側の端面に至る部位の内径が、放熱体１２の外径に比べて大きくなる形で形成されている。ここにおいて、シリンダ４０内部の放熱体１２とシリンダ４０との間に形成された隙間部４０ｄに、後述の支持台３１の一部を構成し内側に挿通穴３１ａが貫設された円柱状の突台部３１ｃが挿入される。

支持台３１は、円柱状の基台部３１ｂと、基台部３１ｂより外径が小さく形成された円柱状の突台部３１ｃとから構成され、内側に円筒状の放熱体１２が挿通される挿通穴３１ａが貫設されている。ここで、円柱状の突台部３１ｃの外径は、シリンダ４０の挿通穴４０ａにおいて隙間部４０ｄに対応する部位の内径と略同じ大きさに形成されている。また、挿通穴３１ａは、円柱状の基台部３１ｂの中心軸方向において突台部３１ｃとは反対側の端面から規定距離だけ奥側の部位に段部３１ｄが内周面全体に亘って形成されている。しかして、放熱体１２の端面１２ａが段部３１ｄに当接した形で支持台３１の内側に固定される。なお、段部３１ｄの幅は、放熱体１２の端面１２ａの一部が露出する大きさに形成されている。

次に、本実施形態の無電極放電ランプ１００の動作について説明する。

高周波電源（図示せず）を動作させ、高周波電源からケーブル（図示せず）を介して誘導コイル１４に高周波電流を流すと、誘導コイル１４は、高周波電流に対応する周期で交番する磁束を発生する。ここで、誘導コイル１４の内側にフェライトコア１３が配置されていることで、誘導コイル１４で発生した磁束がフェライトコア１３内を通ることにより、バルブ２内に、効率よく交番磁束を発生させることができる。そして、バルブ２内に発生させた交番磁束により、誘導コイル１４で発生した磁界に鎖交する位置、即ち、バルブ２内における誘導コイル１４の周回方向に誘導電界が発生する。この誘導電界により、バルブ２内の電子が加速され、電子はエネルギーを持った状態でバルブ２内の水銀原子や希ガス原子に衝突する。電子が衝突した水銀原子は、電離されたり、励起されたりする。水銀原子の電離によって生じた電子は、再び誘導電界により加速され、再び水銀原子に衝突する。そして、所定の数量以上の電子が生成したところで放電が持続する。一方、電子の衝突によって励起された水銀原子は、光（主に紫外線）を放射し、基底状態に戻る。水銀原子から放射された紫外線のうち、バルブ２の内壁に形成された蛍光体膜に到達したものは、上記蛍光体膜の蛍光体により可視光に変換され外部に放射される。しかして、本実施形態の無電極放電ランプ１００は、蛍光ランプとして機能する。

また、本実施形態の無電極放電ランプ１００の動作は、バルブ２内の水銀蒸気圧に依存し、バルブ２内の水銀蒸気圧は、金属容器７に収納されたアマルガムの温度で決まる。本実施形態のような構成では、アマルガムの温度は、放熱体１２において内側に金属容器７が配置された部位の温度に強く影響する。ここで、アマルガムは、上述のように、ビスマスとインジウムとの合金からなる基体金属に水銀を含有したものであるので、広い温度範囲で水銀蒸気圧の変化が小さいという特徴を有している。

しかしながら、周囲温度が常温に比べて非常に低い場合、放熱体１２の温度も低くなるので、アマルガムの温度も低くなる。すると、バルブ２内の水銀蒸気圧が所望の値よりも低くなりすぎ、水銀原子の励起確率が減少し、水銀原子から発生する紫外線の量も低下するので、無電極放電ランプ１００の発光効率が低下する。また、水銀の励起確率の低下により、水銀原子から発生する青色領域の可視光の強度が減少する。水銀は青色領域に比較的強い励起可視光を放射する特性があるので、このような状況下では、青色が不足し、可視光の色温度が低下する。また、バルブ２内の水銀蒸気圧が所望の値よりも過度に低くなることにより、水銀の電離確率も減少し、放電インピーダンスが高くなる。このように、無電極放電ランプ１００の電気的特性が変化すると、パワーカプラ部１１と放電インピーダンスの両方で決まる高周波電源から見た負荷が変動するので、高周波電源の特性に悪影響を及ぼし、無電極放電ランプ１００の発光効率の低下や立ち消えが発生することがある。

一方、周囲温度が常温に比べて非常に高い場合、アマルガムの温度も高くなる。すると、バルブ２内の水銀蒸気圧が所望の値よりも高くなりすぎ、バルブ２内の水銀原子の密度が高くなりすぎて、水銀原子で発生した紫外線を水銀原子が再吸収する現象である自己吸収が増加し、バルブ２の内壁に形成された蛍光体膜に到達する紫外線の量が減少し、無電極放電ランプ１００の発光効率が低下する。また、水銀原子の励起可視光強度が相対的に増加する。これは、可視放射する励起準位の下準位が基底状態ではないため、再吸収が起こりにくいことから生じる。このような状況下では、相対的に青色が強くなり、色温度が増加する傾向にある。また、バルブ２内の水銀蒸気圧が所望の値よりも過度に高くなることにより、水銀の電離確率も増加し、放電インピーダンスが低くなる。このように、無電極放電ランプ１００の電気的特性が変化すると、パワーカプラ部１１と放電インピーダンスの両方で決まる高周波電源から見た負荷が変動するので、高周波電源の特性に悪影響を及ぼし、無電極放電ランプ１００の発光効率の低下や立ち消えが発生することがある。

そこで、上述の不具合が起こらないように、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、図１，２に示すように、管状部５において内側にアマルガムが収納された金属容器７が配置される部位の外周面と放熱体１２の内周面との間に、温度の上昇に伴い熱伝導率が減少する熱伝導率可変部材１０を配置してある。

熱伝導率可変部材１０は、管状部５の外周面と放熱体１２の内周面との双方に密着しており、管状部５の外周面の一部を覆う形で配置されている。なお、熱伝導率可変部材１０は、バルクで熱伝導の良いシリコーン部１５に気体密閉部である気泡１６を多く含有させることで形成される。ここにおいて、熱伝導率可変部材１０は、内部に気泡１６を含み、温度の上昇に伴い気泡１６の体積が膨張する。また、本実施形態における熱伝導率可変部材１０では、気体密閉部が微小な気泡１６からなる例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、層状の気体密閉部を含むものであってもよい。

本実施形態の無電極放電ランプ１００の動作を模式的に表したものを図３に示す。図３中の矢印の向きが熱の伝達方向、矢印の幅が伝導する熱量の大きさを表し、幅が広いほど熱量が大きいことを表す。ここで、シリコーン部１５は伸縮性を有しており、周囲温度が比較的低い環境下では、図３（ａ）に示すように、気泡１６が収縮して小さくなる。すると、気泡１６はシリコーン部１５に比べて熱伝導率が低いので、熱伝導率可変部材１０は、熱伝導率可変部材１０中の熱伝導率が高いシリコーン部１５の占有率が高くなり、熱伝導率が上昇する。従って、放熱体１２の熱は、熱伝導率可変部材１０を介してアマルガムが収納された金属容器７側へ比較的効率よく伝達される。一方、周囲温度が比較的高い環境下では、図３（ｂ）に示すように、気泡１６が膨張して大きくなる。すると、熱伝導率可変部材１０は、熱伝導率可変部材１０中の熱伝導率が高いシリコーン部１５の占有率が低くなり、熱伝導率が低下する。従って、放熱体１２の熱が金属容器７側へ伝わりにくくなる。

次に、本実施形態の無電極放電ランプ１００における熱の流れを模式的に表したものを図４に示す。図４中の各矢印の向きが熱の伝達方向、矢印の幅が熱量の大きさを表す。バルブ２内の放電で発生した熱は、熱の流れＡのように放熱体１２に伝えられる。また、誘導コイル１４やフェライトコア１３で発生した熱は、熱の流れＢのように、バルブ２内で発生した熱と合流して放熱体１２に伝えられる。放熱体１２に伝えられた熱は、熱の流れＣのように、凹部４の外側へ放熱されるとともに、熱の流れＤのように、熱伝導率可変部材１０を介してアマルガムが収納された金属容器７に伝えられる。周囲温度が低いときは、図４（ａ）に示すように、放熱体１２から金属容器７への熱伝導率が比較的高く、金属容器７が十分に暖められ、バルブ２内の放電空間に十分な量の水銀蒸気を供給することができる。一方、周囲温度が高いときは、図４（ｂ）に示すように、放熱体１２から金属容器７への熱伝導率が低くなり、金属容器７の温度変化を抑制することができる。しかして、金属容器７に収納されたアマルガムの温度変化を抑制し、バルブ２内の水銀蒸気圧の変化を抑制することができる。

本実施形態の無電極放電ランプ１００の一実施例における相対光出力および色温度の周囲温度依存性についての実験結果を図５に示す。図５中の曲線イは、熱伝導率可変部材１０がない比較例の無電極放電ランプ１００における相対光出力の周囲温度依存性を表し、曲線ロは、熱伝導率可変部材１０がある本実施例の無電極放電ランプ１００の相対光出力の周囲温度依存性を表す。比較例の無電極放電ランプ１００では、周囲温度が常温より比較的低い温度（例えば、−２０℃）では、相対光出力が劇的に低下した。これ対して、本実施例の無電極放電ランプ１００では、周囲温度が常温より比較的低い温度（例えば、−２０℃）、或いは周囲温度が常温より比較的高い温度（例えば、６０℃）でも、相対光出力の低下が少ない。つまり、本実施例の無電極放電ランプ１００では、周囲温度が−２０℃乃至６０℃の範囲で変化した場合の相対光出力の変化が比較例に比べて抑制されている。また、図５中の曲線ハは、比較例における色温度の周囲温度依存性を表す。一方、図５中の曲線ニは、本実施例の無電極放電ランプ１００の色温度の周囲温度依存性を表す。熱伝導率可変部材１０がない比較例の無電極放電ランプ１００では、周囲温度が比較的低い温度（例えば、−２０℃）において、色温度が大きく低下し、一方、周囲温度が比較的高い温度（例えば、６０℃）では、色温度が大きく上昇した。これ対して、本実施例の無電極放電ランプ１００では、比較例に比べて、周囲温度が−２０℃乃至６０℃の範囲で変化しても色温度の変化が抑制されている。

しかして、周囲温度が比較的低温の環境下で点灯する場合は、熱伝導可変部材１０の熱伝導率が比較的高くなり、放熱体１２を伝わる熱が効率よくアマルガムに伝わり、一方、周囲温度が上昇して比較的高温の環境下で点灯する場合は、熱伝導率可変部材１０の熱伝導率が減少し、放熱体１２を伝わる熱がアマルガムに伝わりにくくなることにより、アマルガム温度変化を抑制し、バルブ２内の放電空間の水銀蒸気圧の変化を小さく抑えることができるので、無電極放電ランプ１００の光束量の低下および放電インピーダンスの変化を抑制することができる。即ち、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、周囲温度が幅広い範囲で変化してもアマルガムの温度変化を抑制することにより、バルブ２内の水銀蒸気圧の変化を小さく抑えることができるので、無電極放電ランプ１００の光出力特性や電気的特性の変化を少なくすることができる。

また、本実施形態の熱伝導率可変部材１０は、温度に応じて自動的に且つ連続的に熱伝導率が変化する同一材料で形成することにより、複雑な構造を必要としないので、比較的簡便に、周囲温度が幅広い範囲で変化しても無電極放電ランプ１００の光出力特性および電気的特性の変化を抑制することができる。

また、本実施形態の熱伝導率可変部材１０は、バルクの熱伝導の良いシリコーンに覆われた気泡１６を含むものであるが、これに限定されず、他の伸縮性がある材料で覆われた液体或いはゲル状の材料からなる密閉部を含むものであってもよい。

しかして、熱伝導率可変部材１０として、シリコーンに気泡１６を含ませたものに限られず、他の伸縮性を有する材料で覆われた液体或いはゲル状の材料からなる密閉部を含むものとすることができるので、熱伝導率可変部材１０の材料選択肢を広げることができることから、使用温度範囲の広い材料などを選択することができる。

なお、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、無電極放電ランプ１００の使用温度範囲に応じて熱伝導率可変部材１０に使用する材料を適宜選択してもよい。また、誘導コイル１４が配設される位置とアマルガムを収納した金属容器７が配設される位置に応じて、熱伝導率可変部材１０の大きさや位置を適宜選択してもよい。

（実施形態２）
本実施形態の無電極放電ランプ１００の基本構成は、実施形態１と略同じであり、熱伝導率可変部材１０が、カリウムの単体金属、ナトリウムの単体金属、または、カリウムおよびナトリウムのいずれか一方を含む合金で構成されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

カリウム、ナトリウムの０℃、１００℃における熱伝導率を表１に示す。

表１に示すように、カリウムとナトリウムは、周囲温度が０℃において、非常に熱伝導率が高く、周囲温度が高くなると熱伝導率が減少するという性質を有する。ここで、表１に示した熱伝導率のデータは、０℃、１００℃における２点であるが、その他の温度における熱伝導率のデータは、この２点の熱伝導率のデータを直線近似した線上に位置する。

本実施形態のように、熱伝導率可変部材１０として、上述のカリウム等を使用すれば、周囲温度が常温よりも比較的低い温度の場合には、熱伝導率可変部材１０の熱伝導率が高くなり、放熱体１２の熱が効率よくアマルガムに伝えることができ、周囲温度が常温よりも比較的高い温度の場合には、熱伝導率可変部材１０の熱伝導率が低くなり、放熱体１２の熱がアマルガムに伝わりにくくすることができるので、周囲温度が幅広い範囲で変化しても、アマルガムの温度の変化を抑制して、バルブ２内の水銀蒸気圧の変化を抑制することができる。

しかして、周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性や電気的特性の変化を少なくすることができる。また、熱伝導率可変部材１０として、低温時において熱伝導率が非常に高いカリウム等の固体金属材料を使用するので、周囲温度がより低温の環境下においても、無電極放電ランプ１００の特性の低下を抑制できる。

なお、本実施形態では、熱伝導率可変部材１０が、カリウムの単体金属、ナトリウムの単体金属、または、カリウムおよびナトリウムのいずれか一方を含む合金で構成されるものについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、熱伝導率可変部材１０をカリウム、ナトリウムあるいはこれらを含む合金を含有する樹脂で構成してもよい。この場合、カリウム等を含む合金を含有する樹脂に気体密閉部である気泡１６を含むものとしてもよい。

また、誘導コイル１４が配設される位置とアマルガムを収納した金属容器７が配設される位置に応じて、熱伝導率可変部材１０の大きさや位置を適宜選択してもよい。

（実施形態３）
本実施形態の無電極放電ランプ１００の基本構成は、実施形態１と略同じであり、熱伝導率可変部材１０が、エチルアルコールまたはメチルアルコール等のアルコールを保持部材（図示せず）に封入密閉したものである点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

エチルアルコール、メチルアルコールの０℃、１００℃における熱伝導率を表２に示す。

表２に示すように、エチルアルコールとメチルアルコールは、常温よりも低い温度（例えば、０℃）の場合に比べて、常温よりも高い温度（例えば、１００℃）では熱伝導率が減少するという性質を有する。ここで、表２に示した熱伝導率は、０℃、１００℃における２点であるが、その他の温度における熱伝導率のデータは、この２点の熱伝導率のデータを直線近似した線上に位置する。

本実施形態では、周囲温度が常温より比較的低い場合は、熱伝導率可変部材１０の熱伝導率は比較的高く、放熱体１２の熱を比較的効率よくアマルガムに伝えることができ、一方、周囲温度が常温より比較的高い場合は、熱伝導率可変部材１０の熱伝導率は比較的低く、放熱体１２の熱をアマルガムに比較的伝わりにくくすることができるので、周囲温度が変化してもアマルガムの温度の変化を抑制することができ、バルブ２内の水銀蒸気圧の変化を抑制することができる。

しかして、周囲温度が幅広い範囲で変化しても光出力特性や電気的特性の変化が小さい無電極放電ランプ１００を提供することができる。

また、熱伝導率可変部材１０として、カリウム等に比べて、入手性が良く、比較的低コストのエチルアルコール等を使用するので、比較的低コストで温度特性を良くすることができる。

また、保持部材は合成樹脂で形成されている。なお、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、保持部材が合成樹脂で形成されているが、これに限定されるものではなく、ガラス或いは金属で形成してもよい。

しかして、環境変化によって保持部材から熱伝導率可変部材１０が漏れ出すおそれがないので、より信頼性を向上させることができる。

なお、本実施形態の無電極放電ランプ１００では、誘導コイル１４が配設される位置とアマルガムを収納した金属容器７が配設される位置に応じて、熱伝導率可変部材１０の大きさや配置を適宜選択してもよい。

（実施形態４）
図６に実施形態１で説明した無電極放電ランプ１００を備えた照明器具を示す。

本実施形態の照明器具は、椀状の反射板３１とガラス等の透光性材料で形成された前面パネル３２とで構成された筐体３０と、筐体３０の内部に配置された無電極放電ランプ１００と、筐体３０とは別の場所に配置され無電極放電ランプ１００のパワーカプラ部１１（図１参照）に高周波電流を供給することで無電極放電ランプ１００を点灯させる高周波電源２１とを備え、高周波電源２１とパワーカプラ部１１とが管灯線２０を介して電気的に接続されてなるものである。また、高周波電源２１に電源線２１１を介して電源プラグ２１２が接続されている。電源プラグ２１２を商用電源（図示せず）に接続することで、商用電源から高周波電源２１に電力が供給される。なお、無電極放電ランプ１００から出射される光は前面パネル３２を透過して外部に放射される。

しかして、本実施形態の照明器具は、実施形態１で説明した無電極放電ランプ１００を備えるので、照明器具内の温度変化による光出力特性や電気的特性の変化を抑制することができる。

なお、本実施形態では、実施形態１の無電極放電ランプ１００を備える例について説明したが、実施形態２または実施形態３で説明した無電極放電ランプ１００を備えたものであってもよい。

実施形態１の無電極放電ランプの概略断面図である。 同上の要部概略断面図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の実施例および比較例の特性説明図である。 実施形態４の照明器具の概略斜視図である。 従来例の無電極放電ランプの概略断面図である。

符号の説明

２ バルブ
４ 凹部
５ 管状部
７ 金属容器
１０ 熱伝導率可変部材
１２ 放熱体
１４ 誘導コイル
３０ 筐体
１００ 無電極放電ランプ

Claims (7)

1. 透光性材料により形成され内部に希ガスおよび水銀が封入されるとともに内側に窪んだ凹部を有するバルブと、バルブの内壁に形成された蛍光体膜と、一端部が封止されるとともに凹部の底に連結された他端部においてバルブ内部の放電空間に連通する管状部と、管状部の内側に配置され水銀を含有したアマルガムと、凹部の内側に設けられ管状部の周囲に管状部の軸方向に沿って巻回される誘導コイルと、誘導コイルと管状部の外周面との間に配置され一部が凹部の外側に露出した放熱体とを備え、管状部において内側にアマルガムが配置される部位の外周面と放熱体との間に温度の上昇に伴い熱伝導率が減少する熱伝導率可変部材が配置されてなることを特徴とする無電極放電ランプ。
2. 前記熱伝導率可変部材は、内部に気体密閉部を含み、温度の上昇に伴い当該気体密閉部の体積が膨張することを特徴とする請求項１記載の無電極放電ランプ。
3. 前記熱伝導率可変部材は、前記気体密閉部が伸縮性を有する材料で覆われてなることを特徴とする請求項２記載の無電極放電ランプ。
4. 前記熱伝導率可変部材は、カリウムおよびナトリウムのいずれか一方からなる単体金属あるいはカリウムおよびナトリウムのうち少なくとも一方を含有する合金を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の無電極放電ランプ。
5. 前記熱伝導率可変部材は、アルコールを保持部材に封入密閉したもの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１項に記載の無電極放電ランプ。
6. 前記保持部材は、ガラス、金属および樹脂のうちのいずれか一つの材料により形成されてなることを特徴とする請求項５記載の無電極放電ランプ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の無電極放電ランプが収納される筐体を備えることを特徴とする照明器具。

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