JP3458879B2 - 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置および照明装置 - Google Patents

無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯装置および照明装置

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JP3458879B2
JP3458879B2 JP7500096A JP7500096A JP3458879B2 JP 3458879 B2 JP3458879 B2 JP 3458879B2 JP 7500096 A JP7500096 A JP 7500096A JP 7500096 A JP7500096 A JP 7500096A JP 3458879 B2 JP3458879 B2 JP 3458879B2
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幸三 上村
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、励起コイルを用い
て点灯させる無電極放電ランプ、無電極放電ランプ点灯
装置および照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の照明装置としては、たと
えば特開平3−49148号公報に記載の構成が知られ
ている。
【0003】この特開平3−49148号公報に記載の
照明装置は、石英などで形成された発光管を有し、この
発光管内に発光物質としてハロゲン化セリウムあるいは
ハロゲン化ナトリウムを封入し、この発光管の周囲に励
起用コイルを配設し、この励起用コイルに高周波を供給
して、励起コイルで磁界を発生させて発光管内にプラズ
マを生起させ、点灯させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平3−49148号公報に記載の照明装置では、ハロ
ゲン化セリウムあるいはハロゲン化ナトリウムなどのメ
タルハライドが、発光管の石英と反応し、失透が生じた
り遊離ハロゲンが生じることによる光束の低下、アーク
揺れ、立消えあるいは始動性が低下する問題を有してい
る。すなわち遊離ハロゲンは蒸気圧が高く、始動電圧を
高くする要因となる。
【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、失透による光束の低下がないとともに、遊離ハロゲ
ンによる始動性の低下を防止できる無電極放電ランプ、
無電極放電ランプ点灯装置および照明装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の無電極放
電ランプは、周囲に励起コイルが配設される透光性の発
光管と;この発光管内に封入された少なくとも90μm
ol/cc以下のスズおよびハロゲンを含む放電媒体と
を具備したもので、スズが発光管内で余剰に存在するよ
うに封入した場合は、発光管と封入薬品の反応で遊離ハ
ロゲンが生じた際、すみやかに余剰のスズと反応しハロ
ゲン化スズを生成するため遊離ハロゲンのゲッターとし
て作用する。たとえば2ハロゲン化スズとしてたとえば
SnI2を封入した場合は点灯中に電離して生じる1ハ
ロゲン化スズまたはスズイオンが発光物質として封入し
ているその他のハロゲン化金属が電離して生じた金属イ
オンと発光管管壁内面との間に位置することにより、失
透を防止し、失透および遊離ハロゲンによる光束の低下
とアーク中の、立消え、始動性の劣化を防ぐ。
【0007】請求項2記載の無電極放電ランプは、請求
項1記載の無電極放電ランプにおいて、発光管内に封入
されたアルゴン、クリプトンおよびキセノンの内少なく
とも1つを含む希ガスを具備したもので、アルゴン、ク
リプトンあるいはキセノンにより始動性を向上させる。
【0008】請求項3記載の無電極放電ランプは、請求
項2記載の無電極放電ランプにおいて、希ガスは33〜
80KPaの圧力で封入されたもので、圧力を高めすぎ
てかえって始動性が低下することなく、適切な封入圧に
より、始動性が向上する。
【0009】請求項4記載の無電極放電ランプは、請求
項1記載の無電極放電ランプにおいて、放電媒体は、メ
タルハライドであるもので、効率良く光を照射する。
【0010】請求項5記載の無電極放電ランプは、請求
項1記載の無電極放電ランプにおいて、放電媒体は、少
なくともハロゲン化スズを有し、ハロゲン化スズの量は
1.4μmol/ccとしたもので、より効率良く光を
照射する。
【0011】請求項6記載の無電極放電ランプは、請求
項1ないし5いずれか記載の無電極放電ランプにおい
て、発光管は、石英およびアルミナのいずれかを含んで
形成されたもので、石英あるいはアルミナの発光管と、
発光金属イオンとの間にスズが位置することにより、ハ
ロゲンにより発光管に反応が生ずることを防止し、失透
などによる光束の低下を防止する。
【0012】請求項7記載の無電極放電ランプ点灯装置
は、請求項1ないし6いずれか記載の無電極放電ランプ
と;この無電極放電ランプの周囲に配設された励起コイ
ルと;この励起コイルに高周波を供給し前記無電極放電
ランプを励起させる高周波電源とを具備したもので、そ
れぞれと同様な作用で無電極放電ランプを点灯する。
【0013】請求項8記載の無電極放電ランプ点灯装置
は、請求項7記載の無電極放電ランプ点灯装置におい
て、始動用の始動回路を具備したもので、無電極放電ラ
ンプをより容易に点灯する。
【0014】請求項9記載の照明装置は、請求項7また
は8記載の無電極放電ランプ点灯装置と;無電極放電ラ
ンプが装着される器具本体とを具備したもので、それぞ
れと同様な作用で無電極放電ランプを点灯する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。
【0016】図2は照明装置を示す側面図で、地面上に
ポール1が立設され、このポール1の上部には器具本体
2が取り付けられている。
【0017】また、図3は器具本体の一部を切り欠いて
示す側面図で、内部が中空の基体3を有し、この基体3
の下面に照射開口4が開口形成され、この照射開口4に
対向して反射体5が設けられている。また、この反射体
5に光学的に対向して無電極放電ランプ6が配設されて
いる。
【0018】さらに、図1は無電極放電ランプおよび励
起コイルを示す断面図で、図1に示すように、この無電
極放電ランプ6は石英あるいはアルミナで形成された球
状の発光管7およびこの発光管7の基端側に位置する始
動用細管8を有しており、この始動用細管8は、図3に
示すように、保持体9に保持固定されている。そして、
無電極放電ランプ6の発光管7には、アルゴン(A
r)、クリプトン(Kr)およびキセノン(Xe)の内
少なくとも1つの放電媒体である放電性の希ガスの始動
ガスが、33〜80KPaの圧力で封入され、ハロゲン
化スズであるよう化スズ(SnI2 )、臭化スズ(Sn
Br2 )が90μmol/cc以下、好ましくは、1.
4μmol/cc以下で封入され、その他よう化ナトリ
ウムなどの発光物質が適量封入されている。
【0019】また、無電極放電ランプ6の周囲には、励
起コイル11が配設されている。この励起コイル11は、2
枚の環状円板12,13にて構成され、これら環状円板12,
13は発光管7を中心に、それぞれ径方向を延長した方向
に拡開して配設され、発光管7からの照射光を遮らない
ように配設されている。
【0020】さらに、励起コイル11には給電部14が一体
に形成され、この給電部14は電源ユニット15に接続され
ている。
【0021】また、図4は電源構成を示す回路図で、こ
の図4に示すように、直流電源Eの両端子間にハーフブ
リッジ型の高周波電源であるインバータ回路21が接続さ
れ、このインバータ回路21は電界効果トランジスタ22の
ドレイン、ソースおよび電界効果トランジスタ23のドレ
イン、ソースの直列回路が接続され、これら電界効果ト
ランジスタ22および電界効果トランジスタ23のゲートに
は駆動回路24が接続され、これら電界効果トランジスタ
22のソースおよび電界効果トランジスタ23のドレインの
接続点にはインピーダンスマッチング用のコンデンサ25
が接続されている。
【0022】さらに、このコンデンサ25は、点灯制御回
路26に接続されている。この点灯制御回路26は、インピ
ーダンスマッチング用のコンデンサ27および励起コイル
11が並列に接続されている。また、励起コイル11の両端
には、コンデンサ28を介して始動回路31が接続されてい
る。この始動回路31は、始動用のスイッチ32とコイル3
3、コンデンサ34および抵抗35の並列共振回路とにより
構成されている。
【0023】そして、電界効果トランジスタ22のゲート
および電界効果トランジスタ23のゲートに駆動回路24に
より交互にトリガを与えてインバータ回路21で高周波を
発生し、無電極放電ランプ6の始動時には、スイッチ32
を閉成することにより、コンデンサ28を介してコイル3
3、コンデンサ34および抵抗35で共振を生じさせ、この
共振により無電極放電ランプ6に電圧を印加し、無電極
放電ランプ6にプラズマ放電を生起させる。さらに、励
起コイル11からのエネルギー供給と相俟って無電極放電
ランプ6の発光管7にプラズマ放電を生起し、リングプ
ラズマPが無電極放電ランプ6の発光管7内に生じ点灯
状態にいたる。
【0024】このように点灯した後は、発光管7の管壁
および発光管7内のハロゲンの間に、スズ(Sn)が位
置し、よう素、臭素、塩素およびふっ素が発光管7の管
壁の石英あるいはアルミナなどと反応し、失透を起こし
て発光量が低下することを防止する。すなわち、無電極
放電ランプ6の点灯中は、ハロゲンサイクルが活発にな
り、発光管7の管壁近傍で遊離ハロゲンが多く存在する
が、アーク中で乖離した反応性の高い金属単体の一部が
発光管7の管壁近傍に接近した際、遊離ハロゲンと結合
して反応性の低いハロゲン化金属を生ずるため、発光管
7の管壁と金属との反応が回避される。その結果、発光
管7の失透、遊離ハロゲン量の増加が抑制されるので、
光束低下、アーク揺れ、立消え、始動性の低下を防止で
きる。
【0025】そして、図5は従来例の無電極放電ランプ
と上記実施の形態の無電極放電ランプとの点灯時間とよ
う素ガス濃度相対値の実験結果を示すグラフで、従来例
の無電極放電ランプA,Bに比べ、上記実施の形態の無
電極放電ランプC,Dの方がよう素ガス濃度の上昇がな
く、したがって長時間使用しても経時的劣化が小さく、
光束の低下も少ない。
【0026】また、アルゴン、クリプトンおよびキセノ
ンの内少なくとも1つは、33〜80KPaの圧力で封
入されたもので、圧力を高めすぎてかえって始動性が低
下することなく始動性を向上でき、適切な封入圧により
始動性が向上する。
【0027】さらに、ハロゲン化スズであるよう化ス
ズ、臭化スズ、塩化スズまたはふっ化スズが1.4μm
ol/cc以下で封入されているので、蒸気圧が高くな
りすぎることなく、プラズマのインピーダンスが増大し
すぎず、励起コイル11に共振電流が増加したりせず、回
路効率の低下を防止できる。
【0028】
【発明の効果】請求項1記載の無電極放電ランプによれ
ば、スズが発光管内で余剰に存在するように封入した場
合は、発光管と封入薬品の反応で遊離ハロゲンが生じた
際、すみやかに余剰のスズと反応しハロゲン化スズを生
成するため遊離ハロゲンのゲッターとして作用する。た
とえば2ハロゲン化スズとしてたとえばSnI2 を封入
した場合は点灯中に電離して生じる1ハロゲン化スズま
たはスズイオンが発光物質として封入しているその他の
ハロゲン化金属が電離して生じた金属イオンと発光管管
壁内面との間に位置することにより、失透を防止し、失
透および遊離ハロゲンによる光束の低下とアーク中の、
立消え、始動性の劣化を防げる。
【0029】請求項2記載の無電極放電ランプによれ
ば、請求項1記載の無電極放電ランプに加え、発光管内
に封入されたアルゴン、クリプトンおよびキセノンの内
少なくとも1つを含む希ガスを具備したので、始動性を
向上できる。
【0030】請求項3記載の無電極放電ランプによれ
ば、請求項2記載の無電極放電ランプに加え、希ガスは
33〜80KPaの圧力で封入されたので、圧力を高め
すぎてかえって始動性が低下することなく、適切な封入
圧により、始動性を向上できる。
【0031】請求項4記載の無電極放電ランプによれ
ば、請求項1記載の無電極放電ランプに加え、放電媒体
は、メタルハライドであるので、効率良く光を照射でき
る。
【0032】請求項5記載の無電極放電ランプによれ
ば、請求項1記載の無電極放電ランプに加え、放電媒体
は、少なくともハロゲン化スズを有し、ハロゲン化スズ
の量は1.4μmol/ccとしたので、より効率良く
光を照射できる。
【0033】請求項6記載の無電極放電ランプによれ
ば、請求項1ないし5いずれか記載の無電極放電ランプ
に加え、発光管は、石英およびアルミナのいずれかを含
んで形成されたもので、石英あるいはアルミナの発光管
と、ハロゲンとの間にスズが位置することにより、ハロ
ゲンにより発光管に反応が生ずることを防止し、失透な
どによる光束の低下を防止できる。
【0034】請求項7記載の無電極放電ランプ点灯装置
によれば、請求項1ないし6いずれか記載の無電極放電
ランプの周囲に配設された励起コイルを具備したので、
それぞれと同様な効果で無電極放電ランプを点灯でき
る。
【0035】請求項8記載の無電極放電ランプ点灯装置
によれば、請求項7記載の無電極放電ランプ点灯装置に
加え、始動用の始動回路を具備したもので、無電極放電
ランプをより容易に始動できる。
【0036】請求項9記載の照明装置によれば、請求項
7または8記載の無電極放電ランプ点灯装置を具備した
ので、それぞれと同様な効果で無電極放電ランプを点灯
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の無電極放電ランプおよ
び励起コイルを示す断面図である。
【図2】同上照明装置を示す側面図である。
【図3】同上器具本体の一部を切り欠いて示す側面図で
ある。
【図4】同上電源構成を示す回路図である。
【図5】従来例の無電極放電ランプと上記実施の形態の
無電極放電ランプとの点灯時間とよう素ガス濃度相対値
の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
6 無電極放電ランプ 11 励起コイル 21 高周波電源としてのインバータ回路 31 始動回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−297858(JP,A) 特開 平5−217561(JP,A) 特開 平7−272689(JP,A) 特開 昭51−19387(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 65/04

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周囲に励起コイルが配設される透光性の
    発光管と; この発光管内に封入された少なくとも90μmol/c
    c以下のスズおよびハロゲンを含む放電媒体と; を具備したことを特徴とする無電極放電ランプ。
  2. 【請求項2】 発光管内に封入されたアルゴン、クリプ
    トンおよびキセノンの内少なくとも1つを含む希ガスを
    具備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。
  3. 【請求項3】 希ガスは33〜80KPaの圧力で封入
    されたことを特徴とする請求項2記載の無電極放電ラン
    プ。
  4. 【請求項4】 放電媒体は、メタルハライドであること
    を特徴とする請求項1記載の無電極放電ランプ。
  5. 【請求項5】 放電媒体は、少なくともハロゲン化スズ
    を有し、ハロゲン化スズの量は1.4μmol/ccと
    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。
  6. 【請求項6】 発光管は、石英およびアルミナのいずれ
    かを含んで形成されたことを特徴とする請求項1ないし
    5いずれか記載の無電極放電ランプ。
  7. 【請求項7】 請求項1ないし6いずれか記載の無電極
    放電ランプと; この無電極放電ランプ の周囲に配設された励起コイル
    と; この励起コイルに高周波を供給し前記無電極放電ランプ
    を励起させる高周波電源と; を具備したことを特徴とする無電極放電ランプ点灯装
    置。
  8. 【請求項8】 始動用の始動回路を具備したことを特徴
    とする請求項7記載の無電極放電ランプ点灯装置。
  9. 【請求項9】 請求項7または8記載の無電極放電ラン
    プ点灯装置と; 無電極放電ランプが装着される器具本体と; を具備したことを特徴とする照明装置。
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