JP2010080156A - 無電極放電灯装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】調光点灯の際に誘導コイルに印加する電圧の急激な変化に伴って生じる騒音を抑制した無電極放電灯装置を提供する。
【解決手段】放電ガスが封入された無電極放電灯であるバルブ１を有し、バルブ１には誘導コイル２３を収納する凹所１１が設けられる。誘導コイル２３には、高周波電源回路３２から高周波電圧が印加される。調光点灯時には、無電極放電灯を点灯させる電圧と点灯維持できない電圧とが交互に印加される。凹所１１の内側面には、誘導コイル２３に沿ってバイアス用電極１９となる導電膜が形成される。バイアス用電極１９は、スイッチング素子Ｑ４を介して直流電源回路３１の高電位極に接続される。誘導コイル２３に点灯維持できない電圧が印加されている期間にはスイッチング素子Ｑ４がオンになり、バイアス用電極１９に正電圧が印加され、バルブ１内のイオンとの間に反発力を生じさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バルブ内に封入された放電ガスに高周波電磁界を作用させることにより、放電ガスを励起発光させる無電極放電灯装置、およびその無電極放電灯装置を用いた照明器具に関するものである。

従来より、放電ガスが内部に封入されたバルブ（無電極放電灯）と、バルブに近接して配置した誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電源回路とを有し、誘導コイルに高周波電源回路から高周波電力を供給することにより、バルブ内の放電ガスに高周波電磁界を作用させ、放電ガスを励起発光させる無電極放電灯装置が提供されている。

この種の無電極放電灯装置において調光を可能とする技術として、共振インダクタと共振キャパシタと誘導コイルとを含む負荷回路を構成し、負荷回路に高周波電力を供給する高周波電源回路（安定器回路）の周波数をシフトすることが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、周波数シフトキーイング動作を用いて高周波電源回路の周波数を切り換え、誘導コイルに対し、無電極放電灯を点灯させる電圧と無電極放電灯を点灯維持できない電圧とを交互に印加している。

ところで、特許文献１に記載の技術のように、点弧と消弧とを交互に繰り返すことにより調光を行う無電極放電灯装置では、無電極放電灯を点灯させる電圧を誘導コイルに印加した後に、無電極放電灯が再点弧するまでに要する時間（始動期間）には、誘導コイルに対して無電極放電灯の始動電圧よりも高い電圧を印加することが必要である（たとえば、特許文献２参照）。

高周波電源回路から誘導コイルに印加される電圧について、無電極放電灯の無負荷時と点弧時との周波数特性を図８示す。特許文献２によれば、高周波電源回路は負荷回路の共振周波数ｆ０に対して高周波側で動作させるから、高周波電源回路の周波数が低いほど誘導コイルに印加される電圧が高くなる。すなわち、再点弧のための電圧を誘導コイルに印加するには、高周波電源回路の周波数を始動に必要な電圧（始動電圧）Ｖｓｔに対応する周波数よりも低い周波数ｆ１に設定し、消弧のための電圧を誘導コイルに印加するには、高周波電源回路の周波数を点灯維持が可能な電圧（点灯維持電圧）Ｖｏｆｆに対応する周波数よりも高い周波数ｆ２に設定することになる。

したがって、図９に示すように、無電極放電灯が消弧している状態から再点弧させるときには、高周波電源回路の周波数をｆ１として始動電圧Ｖｓｔよりも高い電圧Ｖ１を誘導コイルに印加し、始動期間Ｔｓの後に無電極放電灯が点弧すると誘導コイルの印加電圧は点灯維持電圧Ｖｏｆｆよりも高い電圧Ｖ２となって無電極放電灯の点灯が維持される。その後、高周波電源回路の周波数をｆ２として点灯維持電圧Ｖｏｆｆよりも低い電圧を誘導コイルに印加すると、無電極放電灯は消弧する。
特開２０００−３５３６００号公報 特開２００４−２４７２０１号公報

ところで、点弧と消弧とを交互に繰り返すことにより調光を行う無電極放電灯装置では、無電極放電灯の点弧により生じたプラズマ中のイオンと電子とは、無電極放電灯が消弧している期間において、再結合と拡散とにより多くがプラズマの発生領域から消失する。したがって、消弧から再点弧への移行期間において、プラズマを再度発生させる必要があり、上述したように、再点弧の際には始動電圧Ｖｓｔよりも高い電圧を誘導コイルに印加することが必要になる。

このことから、消弧から再点弧への移行期間において誘導コイルに印加する電圧の電圧差が大きくなるから、誘導コイルがコアとしての磁性体に巻回されている場合には、磁性体内の磁束の時間変化率が大きくなる。すなわち、磁性体と誘導コイルとの間に作用する吸引力や磁性体の磁歪などにより、誘導コイルや磁性体などの移動や変形が急速に生じ、結果的に騒音を発生する原因となる。

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、点弧と消弧とを交互に繰り返すことにより調光を行う場合に生じていた騒音を低減する無電極放電灯装置を提供するとともに、無電極放電灯装置を用いた照明器具を提供することにある。

本発明は、透光性材料により形成され放電ガスが封入された無電極放電灯であるバルブと、高周波電圧が印加されることによりバルブ内の放電ガスに高周波電磁界を作用させ誘導コイルを巻回している方向に沿ったプラズマをバルブ内に形成させる誘導コイルと、磁性体からなり誘導コイルが巻回されるコアと、無電極放電灯を点灯させる電圧と点灯維持できない電圧とを誘導コイルに交互に印加することにより無電極放電灯の調光点灯を行う点灯回路と、バルブの管壁の外側であって誘導コイルに沿って形成したバイアス用電極と、点灯維持できない電圧が誘導コイルに印加されている期間においてバイアス用電極とバルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧をバイアス用電極に印加する手段とを備えることを特徴とする。

また、前記バルブは１つの中心軸に沿って凹設された凹所を有し、前記誘導コイルは凹所に収納され、前記バイアス用電極は凹所の内側に設けられる構成が望ましい。

さらに、前記バイアス用電極は、前記凹所を囲む前記バルブの管壁の外側面に形成された導電膜である構成を採用することができる。あるいはまた、前記バイアス用電極は、良熱伝導性を有する導体材料により形成され一端部が前記凹所に挿入され他端部が凹所から露出することにより凹所内の熱を外部に排出する放熱用部材と兼用されていてもよい。さらにまた、前記バイアス用電極は、前記誘導コイルと兼用されていてもよい。

上記構成に加えて、前記バルブの管壁であって前記バイアス用電極と対向する部位の外側面に形成した透明導電膜と、バルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧をバイアス用電極に印加している期間に、透明導電膜にもバルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧を印加する手段とを備える構成を採用することもできる。

上記構成の無電極放電灯装置は、無電極放電灯を保持するとともに点灯回路を収納する器具本体を構成する。

本発明の構成によれば、点弧と消弧とを交互に繰り返す調光点灯の際に、消弧している期間において、バルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧をバイアス用電極に印加しているから、消弧している期間においてバルブの管壁まで移動することによるイオンの消滅を抑制することが可能になり、点弧期間においてプラズマを生成した領域の近傍に留まるイオンの量を増加させ、バイアス用電極を設けない場合に比較すると再点弧のために誘導コイルに印加する電圧を低減することができる。その結果、コアと誘導コイルとの間に作用する磁力に起因して生じていた騒音を低減することが可能になる。

また、バルブに凹所を形成し、凹所内に誘導コイルとバイアス用電極とを設けた構成を採用すれば、誘導コイルの周囲に形成される高周波電磁界の大部分をバルブの内部空間に作用させることができるから、エネルギーの利用効率が高くなり、しかもバルブ内で生成された光の大部分を遮光することなく取り出すことができるから、高い発光効率が期待できる。

さらに、バイアス用電極として凹所を囲むバルブの管壁の外側面に形成された導電膜を用いると、省スペースでバイアス用電極を設けることができるから、凹所内の限られたスペースを有効利用することができる。また、バイアス用電極を凹所内から外部に熱を排出する放熱用部材として兼用している構成では、イオンの消失の抑制と凹所内の放熱とを一部材で行うことが可能なって省部材になるとともに、凹所内で生じる熱を外部に放出することにより、投入電力を増加させることが可能になる。

さらにまた、バイアス用電極を誘導コイルと兼用する構成では、他に部材を追加することなく消弧時におけるイオンの消失の抑制が可能になる。

凹所を有するバルブの管壁であってバイアス用電極と対向する部位の外側面に透明導電膜を形成し、バルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧をバイアス用電極に印加している期間に、透明導電膜にもバルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧を印加する構成では、消弧時において、バルブの管壁のうち凹所を囲む部位と凹所に対向する部位との両方について、イオンが近付くことが抑制されるから、プラズマの生成領域付近から消失するイオンをさらに低減することが可能になり、結果的に再点弧の際に誘導コイルに印加する電圧をさらに低減し、騒音のさらなる抑制につながる。なお、この構成ではイオンと電子とを分離して再結合を抑制するから、電子の消失も抑制される。

（実施形態１）
本実施形態では、図１に示すように、放電ガスが内部に封入される無電極放電灯としてのバルブ１と、高周波電圧が印加されることによりバルブ１内に高周波電磁界を形成する誘導コイル２３を有するカプラ２とを備える無電極放電灯装置Ａを示す。

バルブ１は、略球状の球状部１ａと略円筒状の円筒状部１ｂとを有する電球形状に形成される。球状部１ａは、たとえば、直径が１００〜３００ｍｍに形成される。バルブ１の底面（円筒状部１ｂの底面）の中心部には、円筒状部１ｂの中心軸に沿って凹所１１が凹設される。凹所１１は、凹所１１内に球状部１ａの中心が位置するような深さ寸法で形成される。

凹所１１の底面には、バルブ１内に放電ガスを封入するための排気管１２が突設される。排気管１２は放電ガスの封入後、先端（図における下端）が閉塞される。放電ガスには、アルゴンやクリプトンなどの希ガスと、水銀とが使用される。水銀は、アマルガムの状態でバルブ１内に封入される。たとえば、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％の比率で水銀を含有するアマルガムを用いることができる。

アマルガムは、排気管１２内に収納される金属容器１３内に収容され、ガラスロッドからなる支持棒１４により固定される。また、支持棒１４は、排気管１２の内壁面に突設された支持突起１２ａに当接することにより排気管１２内において位置決めされる。

バルブ１内には、水酸化セシウムのような仕事関数の小さい金属化合物が塗布されたフラグ１５が配設される。フラグ１５は、一端部が排気管１２に挿入された保持部材１６によりバルブ１に保持されており、電子の供給により始動性を向上させる機能を有している。

バルブ１において、球状部１ａと点灯状部１ｂとにおけるバルブ１の内側面には、略全面に亘って保護膜１７を介して蛍光体１８が積層される。蛍光体１８は紫外線励起型であって、後述するように、無電極放電灯の点灯時に生じるプラズマから放射される紫外線を可視光領域の光に変換する。

一方、カプラ２は、円筒状に形成され一端部（図における下端部）が台座２４に取り付けられる放熱用部材としての放熱パイプ２１と、フェライトのような磁性体により円筒状に形成され放熱パイプ２１の一端部（図の上端部）が挿通されるコア２２と、円筒状に形成されバルブ１を台座２４に固定する口金２５とを備える。コア２２には誘導コイル２３が巻回される。放熱パイプ２１は、アルミや銅などの熱伝導性の良い材料で形成される。また、口金２５は、放熱パイプ２１の他端部（図における下端部）の周囲を覆う形で一端部（図における下端部）が台座２４に固定される。

バルブ１は、凹所１１に放熱パイプ２１が挿入されるとともに放熱パイプ２１に排気管１２を挿入する形でカプラ２に結合される。また、この状態において、バルブ１の円筒状部１ｂの下端部周囲は口金２５の上端部内に挿入される。バルブ１をカプラ２に取り付けた状態では、誘導コイル２３およびコア２２は、その中心軸がバルブ１の中心軸に一致した形で球状部１ａの中心付近に配置される。なお、アマルガムを収納した金属容器１３は口金２５に覆われる部位に位置する。

バルブ１における凹所１１の内側面であってバルブ１の管壁の外側面となる部位には導電性材料からなるバイアス用電極１９が配置される。バイアス用電極１９としては、本実施形態では、薄肉の金属板あるいは凹所１１の内側面に沿って形成した金属や導電性の金属酸化物からなる導電膜を用いている。導電膜を用いれば、凹所１１の内部の限られたスペースにバイアス用電極１９を配置することができる。

誘導コイル２３は点灯回路３に接続される。点灯回路３は、交流電源Ｅに接続される直流電源回路３１と、直流電源回路３１から直流電力を受けて高周波電力を出力する高周波電源回路３２と、高周波電源回路３２の出力電圧を制御する制御回路３３とを備える。

直流電源回路３１は、たとえば、商用電源のような交流電源Ｅから所望電圧の直流電圧に電力変換する回路であり、全波整流回路とＤＣ−ＤＣコンバータのような周知構成を採用することができる。

高周波電源回路３２は、直流電源回路３１の出力端間に接続したＭＯＳＦＥＴからなる２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路を備え、低電位側のスイッチング素子Ｑ２には共振コイルＬ１と共振コンデンサＣ１との直列回路からなる共振回路が並列に接続される。共振コンデンサＣ１は、共振コイルＬ１との接続点に一端を接続した直流カット用のコンデンサＣ２を介して誘導コイル２３に接続される。さらに、高周波電源回路３２には、制御回路３３からの矩形波の制御信号を受けてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動する駆動回路３２１が設けられる。

制御回路３３は、駆動回路３２１を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフさせる発振回路３３１を備える。発振回路３３１の出力周波数は、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ１，Ｒ２とトランジスタＱ３とにより決定される。すなわち、抵抗Ｒ１とトランジスタＱ３のエミッタ−コレクタとの直列回路が抵抗Ｒ２に並列接続されており、トランジスタＱ３がオンであるかオフであるかに応じて発振回路３３１に接続された抵抗の値が変化するから、出力周波数を２段階に切り換えることができる。

トランジスタＱ３のオンオフは、三角波または鋸歯状波を一定周期で出力するタイミング回路３３２の出力電圧を基準電圧Ｖｒｅｆと比較するコンパレータＣＰの出力により決定される。すなわち、コンパレータＣＰからは、タイミング回路３３２の出力電圧の周期で、オンデューティが基準電圧Ｖｒｅｆにより決まる矩形波が出力され、この矩形波がＨレベルである期間にトランジスタＱ３がオンになる。

コンパレータＣＰの出力は、直流電源回路３１の高電位極（以下、正極）とバイアス用電極１９との間に挿入されたスイッチング素子Ｑ４のオンオフを制御するためにも用いられる。すなわち、スイッチング素子Ｑ４のオン時にはバイアス用電極１９に直流電源回路３１の低電位極（以下、負極）に対して正電圧が印加され、スイッチング素子Ｑ４のオフ時にはバイアス用電極１９は無電圧になる。直流電源回路３１の負極は、回路グラウンドないしフレームグラウンドの電位であり、正極の電位は無電極放電灯の点灯時において生じるプラズマ内のイオンとの間に反発力を生じるように設定される。

以下では、定常点灯状態の期間において調光制御を行っているときの動作について説明する。調光レベルは外部調光信号により指示され、たとえば外部調光信号で指示された調光レベルに応じて基準電圧Ｖｒｅｆを調節することにより、無電極放電灯に供給する平均電力が調節される。

まず、電源を投入すると、直流電源回路３１の出力電圧が立ち上がり、発振回路３３１およびタイミング回路３３２が動作を開始する。発振回路３３１の出力周波数は、上述したように、タイミング回路３３２の出力周波数に応じて２段階に切り換えられる。すなわち、タイミング回路３３２の出力電圧と基準電圧ＶｒｅｆとがコンパレータＣＰで比較され、図２（ａ）のように、コンパレータＣＰの出力がＨレベルとＬレベルとを交互に繰り返すと、トランジスタＱ３がオンオフを繰り返し、発振回路３３１の出力周波数を決める抵抗値が抵抗Ｒ１の単独の値と抵抗Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗とに切り換えられるから、発振回路３３１の出力周波数が高低２段階に切り換えられる。

発振回路３３１の出力は、駆動回路３２１を介してスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフさせるから、直流電源回路３１の出力電圧が矩形波高周波電圧に変換され、この矩形波高周波電圧は共振インダクタＬ１および共振コンデンサＣ１からなる共振回路に印加され、コンデンサＣ１の両端電圧である高周波電圧がコンデンサＣ２を介して誘導コイル２３に印加される。

ところで、発振回路３３１の出力周波数は、図２（ｂ）のように、トランジスタＱ３のオフ時には始動電圧Ｖｓｔよりも高い電圧Ｖ１を誘導コイル２３に印加する周波数（図８に示す周波数ｆ１）に設定され、トランジスタＱ４のオン時には点灯維持電圧Ｖｏｆｆよりも低い電圧Ｖ２を誘導コイル２３に印加する周波数（図８に示す周波数ｆ２）に設定される。したがって、誘導コイル２３には、図２（ｃ）のように、無電極放電灯を点灯させる電圧Ｖ１と点灯維持ができない電圧Ｖ２とが交互に印加されることになる。つまり、無電極放電灯は、点弧と消弧とを繰り返すのであって、基準電圧Ｖｒｅｆに応じて点弧の期間と消弧の期間との時間比が変化するから、基準電圧Ｖｒｅｆに応じて調光レベルを調節することが可能になる。

なお、発振回路３３１の出力周波数は、以下の条件で決定される。すなわち、無電極放電灯に対して始動電圧Ｖｓｔよりも高い電圧Ｖ１を印加してから始動点灯に至るまでの始動時間をＴｏｎ［ｓ］、調光を行う際の調光レベルの下限値をＤｍｉｎ［％］とし、オンデューティが１００％のときに全点灯であるものとし、発振回路３３１の出力周波数を１／Ｔとすれば、Ｔｏｎ：Ｔ＝Ｄｍｉｎ：１００の関係になるから、１／Ｔ＝Ｄｍｉｎ／１００・Ｔｏｎ、すなわち、調光レベルの下限値を始動時間Ｔｏｎに１００を乗じた値で除した値が出力周波数の上限になる。

制御回路３３におけるコンパレータＣＰの出力はスイッチング素子Ｑ４の制御にも用いられており、トランジスタＱ３のオン時、すなわち無電極放電灯の点灯維持ができない電圧Ｖ２を誘導コイル２３に印加しているときに、スイッチング素子Ｑ４はオンになる。スイッチング素子Ｑ４は、直流電源回路３１の正極とバイアス用電極１９との間に挿入されているから、無電極放電灯の点灯維持ができない電圧Ｖ２を誘導コイル２３に印加している期間（つまり、消弧期間）には、バイアス用電極１９には、図２（ｄ）のように、直流電源回路３１の正極の電圧が印加される（正極の電位と同電位になる）。

無電極放電灯の消弧期間に、バイアス用電極１９に正電圧を印加することによる動作について以下に説明する。まず、無電極放電灯の点弧について考察する。誘導コイル２３への印加電圧を始動電圧Ｖｓよりも高い電圧Ｖ１として誘導コイル２３に高周波電流を流すと、誘導コイル２３の周囲に高周波電磁界が形成され、この高周波電磁界がバルブ１内の放電ガスに作用し、バルブ１内の電子が加速され電子の衝突により放電ガスが電離するのであって、電圧Ｖ１の印加から始動期間が経過した後に放電が開始される。つまり無電極放電灯が点弧し、放電中（点弧中）には放電ガスが励起され、励起された原子（主としてアマルガム中の水銀原子）は基底状態に戻るときに紫外線を発生する。この紫外線は、バルブ１の管壁に設けた蛍光体１８により可視光に変換され、バルブ１を透過して外部に放出される。

点弧期間には、上述のように放電ガスが電離しており、バルブ１内にプラズマが生じている。一方、消弧期間には、バルブ１内にほとんどエネルギーが供給されないから、プラズマ中のイオン（正電荷）と電子とが再結合したり、イオンと電子とが拡散して管壁に到達したりし、イオンがほぼ消滅する。

このことから、消弧期間におけるイオンや電子の消滅を抑制できれば、再点弧が容易になり、消弧から点弧（再点弧）に移行させる際に誘導コイル２３に印加する電圧を引き下げることができることになる。また、エネルギーを供給して生成したイオンや電子の消滅は、投入エネルギーに対する損失になるから、イオンや電子の消滅を抑制できれば、損失が低減され、結果的に発光効率を向上させることになり発熱量の低減にもなる。このことは、放熱のための構成の簡易化にもつながる。

ここに、点弧期間から消弧期間に移行したときにバルブ１内にはグロー放電が生じていると考えられ、グロー放電の状態におけるイオンの消滅は、プラズマが発生していた領域での電子との再結合によるよりも、イオンが拡散によってバルブ１の管壁に到達することによる消滅のほうが支配的であるという知見が得られている。また、イオンと電子との移動度を比較すれば、電子の移動度のほうが圧倒的に大きいから、イオンと電子とではイオンのほうが移動を制御しやすい。つまり、プラズマの形成領域付近に留まらせるのに要するエネルギーは、電子よりもイオンのほうが小さいと言える。

したがって、点弧期間から消弧期間に移行したときに、イオンをバルブ１の管壁に到達させないようにプラズマの形成領域付近に留まらせておけば、イオンの消滅を抑制することができ、上述した効果が得られることになる。

バルブ１の内部では、イオンは図３のように分布しており、誘導コイル２３の径方向において、凹所１１を囲む管壁と球状部１ａの管壁との間の領域（図１のＣ−Ｄ間の領域）では、凹所１１に近い領域にイオンが偏在している。つまり、イオンの存在する領域から見て凹所１１を囲む管壁までの距離のほうが球状部１ａの管壁までの距離よりも短いから、イオンが凹所１１を囲む管壁に近付かないようにすれば、より小さいエネルギーでイオンの消失を抑制できる。また、本実施形態において、バイアス用電極１９に導電膜を用いることにより、凹所１１の内側面の略全面に亘ってバイアス用電極１９を形成することが可能になり、凹所１１側の管壁でのイオンの消失をより効果的に抑制することができる。

以上の知見に基づいて本実施形態では、バイアス用電極１９を凹所１１の内側面であってバルブ１１の管壁の外側面となる部位に配置し、かつ消弧期間に同期させてスイッチング素子Ｑ４をオンにすることにより、バイアス用電極１９に直流電源回路３１の正極の電圧を印加しているのである。すなわち、点弧期間において生成されたイオンはバイアス用電極１９との間に反発力を生じ、結果的にバルブ１１において凹所１１を囲む管壁への移動が抑制されるから、バイアス用電極１９を設けない場合に比較すると、消弧期間において管壁に到達して消滅するイオンの数が減少する。

このことは、上述したように、再点弧の際に誘導コイルに印加する電圧の引き下げにつながり、コア２２などの振動を抑制して騒音を低減することが可能になる。イオンが消失することによる発光効率の向上が期待できるとともにバルブ１の管壁の温度上昇の抑制が期待でき、放熱パイプ２１の断面積を小さくしたり、放熱のための構成を簡略化することが可能になる。

図４に示すように、上述した無電極放電灯Ａは器具本体Ｂに取り付けることにより照明器具を構成する。器具本体Ｂは、バルブ１を指示する台座２４を保持する保持基台５０と、台座２４と保持基台５０との間に介在する放熱板５２と、点灯回路３を収納する回路ケース５１と、逆円錐台状に形成されるとともに無電極放電灯Ａを包囲する透光性材料からなるグローブ５３と、円錐台状に形成され無電極放電灯Ａとを包囲して無電極放電灯Ａからの光を拡散する拡散板５４と、グローブ５３の上端開口を閉塞するカバー５５とを備える。拡散板５４は無電極放電灯Ａとともにグローブ５３に収納される。

（実施形態２）
本実施形態は、図５に示すように、バイアス用電極１９として金属板や導電膜を設けずに、放熱パイプ２１をバイアス用電極１９として兼用するものである。すなわち、放熱パイプ２１は凹所１１の深さ方向（図５の上下方向）の略全長に亘って挿入されているから、実施形態１において説明したバイアス用電極１９と同様に機能する。放熱パイプ２１は台座２４と電気的に接続されており、台座２４がスイッチング素子Ｑ４を介して直流電源回路３１の正極に接続される。

ただし、本実施形態の無電極放電灯Ａを器具本体Ｂに取り付けて照明器具を構成する場合には、図５に示すように、器具本体Ｂにおいて台座２４と接触する部位との間に、シリコーンゴムのような熱伝導性が良好でかつ絶縁性を有する材料により形成された絶縁シート５６を介在させることにより、電気的絶縁と放熱のための熱伝導とを確保することが必要である。図５に示す構成例は、器具本体Ｂとして実施形態１とは異なる形状のものを用いている。他の構成および動作は、実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態は、図６に示すように、誘導コイル２３をバイアス用電極１９として兼用するものである。すなわち、誘導コイル２３の一端にスイッチング素子Ｑ４を介して直流電源回路３１の正極（高電位極）を接続している。また、誘導コイル２３に直流電圧を印加するために、共振コンデンサＣ１の両端間と誘導コイル２３の両端間とは直流的に分離させる必要があるから、共振コンデンサＣ１の一端と誘導コイル２３の一端との間に挿入されたコンデンサＣ２に加えて、共振コンデンサＣ１の他端と誘導コイル２３の他端との間にもコンデンサＣ４を挿入している。

本実施形態の構成によれば、消弧期間（スイッチング素子Ｑ４がオンの期間）に誘導コイル２３に印加される電圧が、直流電源回路３１の正極の電位に高周波電源回路３２から出力される高周波電圧を重畳させた電圧になり、誘導コイル２３の全体としては正のバイアスがかかっていることになる。したがって、誘導コイル２３をバイアス用電極１９として機能させることができる。

本実施形態では、バイアス用電極１９として別途の構成を設けることなくイオンの消滅を抑制することが可能になる。他の構成および動作は、実施形態１と同様である。

（実施形態４）
本実施形態は、図７に示すように、実施形態３の構成に加えてバルブ１の球状部１ａにおける管壁外側面を囲む透明導電膜６１を形成し、バイアス用電極１９に対して相対的に負電位となる電圧を透明導電膜６１に印加するものである。透明導電膜６１には、ＩＴＯのような周知の透明電極材料を用いる。透明導電膜６１には、無電極放電灯の消弧時には正電位の電圧を印加し、点弧時には高周波的に接地電位とすることができるように、スイッチング素子Ｑ４との間に電圧調節部６２を設けている。

消弧期間において、バイアス用電極１９として機能する誘導コイル２３に正の電圧を印加するだけではなく、透明導電膜６１にも正の電圧を印加することによって、点弧時に生成されたイオンは、消弧時において、凹所１１を囲む管壁への移動だけではなく、球状部１ａの管壁への移動も抑制され、実施形態３の構成よりもさらにイオンの消滅が抑制される。すなわち、再点弧に要する電圧を実施形態３よりもさらに下げることが可能になる。

また、点弧時には透明導電膜６１を高周波的に接地電位とすることにより、透明導電膜６１が高周波シールドとしても機能し、誘導コイル２３やプラズマから生じる不要輻射の低減につながる。他の構成および動作は実施形態４と同様である。また、本実施形態では、実施形態３の構成に透明導電膜６１を組み合わせる構成を例示したが、実施形態１あるいは実施形態２の構成に透明導電膜６１を組み合わせる構成を採用した場合も本実施形態と同様の効果が期待できる。

実施形態１を示す概略構成図である。 同上に用いる点灯回路の動作説明図である。 同上に用いるバルブ内のイオンの分布を示す図である。 同上を用いた照明器具の一部破断した側面図である。 実施形態２を示す断面図である。 実施形態３を示す概略構成図である。 実施形態４を示す概略構成図である。 点灯回路の出力周波数と誘導コイルに印加される電圧との関係を示す動作説明図である。 調光時において誘導コイルに印加される電圧の時間変化を示す動作説明図である。

符号の説明

１ バルブ
２ カプラ
３ 点灯回路
１１ 凹所
１９ バイアス用電極
２１ 放熱パイプ（放熱用部材）
２２ コア
２３ 誘導コイル
３１ 直流電源回路
３２ 高周波電源回路
３３ 制御回路
６１ 透明導電膜
Ａ 無電極放電灯
Ｂ 器具本体

Claims (7)

1. 透光性材料により形成され放電ガスが封入された無電極放電灯であるバルブと、高周波電圧が印加されることによりバルブ内の放電ガスに高周波電磁界を作用させ誘導コイルを巻回している方向に沿ったプラズマをバルブ内に形成させる誘導コイルと、磁性体からなり誘導コイルが巻回されるコアと、無電極放電灯を点灯させる電圧と点灯維持できない電圧とを誘導コイルに交互に印加することにより無電極放電灯の調光点灯を行う点灯回路と、バルブの管壁の外側であって誘導コイルに沿って形成したバイアス用電極と、点灯維持できない電圧が誘導コイルに印加されている期間においてバイアス用電極とバルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧をバイアス用電極に印加する手段とを備えることを特徴とする無電極放電灯装置。
2. 前記バルブは１つの中心軸に沿って凹設された凹所を有し、前記誘導コイルは凹所に収納され、前記バイアス用電極は凹所の内側に設けられることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯装置。
3. 前記バルブの管壁であって前記バイアス用電極と対向する部位の外側面に形成した透明導電膜と、バルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧をバイアス用電極に印加している期間に、透明導電膜にもバルブ内のイオンとの間に反発力を生じる電圧を印加する手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯装置。
4. 前記バイアス用電極は、前記凹所を囲む前記バルブの管壁の外側面に形成された導電膜であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の無電極放電灯装置。
5. 前記バイアス用電極は、良熱伝導性を有する導体材料により形成され一端部が前記凹所に挿入され他端部が凹所から露出することにより凹所内の熱を外部に排出する放熱用部材と兼用されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の無電極放電灯装置。
6. 前記バイアス用電極は、前記誘導コイルと兼用されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の無電極放電灯装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の無電極放電灯装置と、無電極放電灯を保持するとともに点灯回路を収納する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。

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