JP3782169B2 - 無電極放電ランプ - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプの周囲に誘導コイルを卷回し、高周波放電により発光部内の放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(第1の従来例)
一般に、無電極放電ランプは、既存の有電極放電ランプに比べて、特に寿命特性に優れているため、主にランプ交換が困難な箇所での照明設備として期待されている。例えば、米国特許第5150015号に記載された従来の無電極放電ランプ(第1の従来例)について、図7を用いて説明する。
【0003】
図7に示す第1の従来例は、内部に金属ハロゲン化物等が封入された発光管1と、発光管1を取り囲むように設けられた外管2と、発光管1を保持すると共にランプ始動時に発光管1に所定の電圧を印加するための始動チャンバー3と、外管2を介して発光管1と対向するように外管2の外部に巻回されたコイル4と、始動チャンバー3及びコイル4に所定の電圧又は電流を供給するための電源部5等で構成されている。外管2の内部2aは真空又は大気圧よりも低圧の不活性ガスが封入されている。
【0004】
一般に、放電ランプの発光効率を高めるために、発光物質の蒸気圧を高くすること、即ち発光物質の入った発光部の最冷点部の温度を高くすることが好ましい。上記第1の従来例では、発光管1の発光部の最冷点部の温度を高くするために、発光管1の回りに外管2をかぶせ、発光部の最冷点部を外気から遮断している。そのため、ランプ点灯中における発光管1内の発光物質の蒸気圧の低下を少なくすることができ、ランプ点灯中において所望の発光効率が得られる。
【0005】
(第2の従来例)
次に、例えば特開平8−17405号公報に記載された従来の無電極放電ランプ(第2の従来例)について、図8を用いて説明する。なお、図7に示す第1の従来例と同じ番号を付した構成要素は実質的に同一のものとする。図8に示す第2の従来例では、発光管1の外壁に中空パイプ6の第1端を融着させ(融着部を6aとする)、また第2端を外管2の内壁に融着させている(融着端を6bとする)。また、外管2と中空パイプ6の第2端との融着端6bは開口しており、始動補助電極7が融着端6bの開口部から挿入され、始動補助電極7の端部7aが発光管1の外壁と接触するように配設されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1の従来例では、放電ランプの始動時には、高電圧が始動チャンバー3を介して発光部に印加されるため、発光部1にはかなり減衰した電圧が印加される。従って、始動のためには、非常に大きな電圧を始動チャンバー5に印加しなければならないという問題点を有していた。
【0007】
一方、図8に示す第2の従来例では、始動補助電極7の端部7aが発光管1の外壁に接触するため、高電圧を直接発光管1の発光部に印加することができる。従って、図7に示す第1の従来例と異なり、印加する電圧を低くすることができる。しかし、第2の従来例では、発光効率を高めるために、始動補助極7を外管2の外部から中空パイプ6を介して直接発光管1に接触させる2重管構造であるため、発光管1と中空パイプ6の融着部6aが直接外気と接触する。そのため、融着部6aより発光管1の発光部の熱が奪われ、融着部6a近傍が最冷点部となる。従って、発光管1の発光部の発光物質の蒸気圧が低下し、所望の発光効率が得られにくいという問題点を有していた。
【0008】
本発明は、上記第1及び第2の従来例の問題点を解決するためになされたものであり、大きな電圧を印加することなくランプを始動することができるととともに、良好な発光効率を得ることのできる無電極放電ランプを提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の無電極放電ランプは、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、前記封止部に設けられ、前記発光管を支持する支持具と、一部が前記発光部外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、前記発光管、前記支持具及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備しており、前記始動補助電極が前記支持具に固着されている。
【0011】
本発明の第2の無電極放電ランプは、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、前記封止部に設けられ、前記発光管を支持する支持具と、一部が前記発光部外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、前記発光管、前記支持具及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備しており、前記始動補助電極が前記支持具と前記発光管封止部との隙間に挿通され、固定されている。
【0012】
本発明の第3の無電極放電ランプは、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された筒状支持部とを有する発光管と、前記筒状支持部に設けられ、前記発光管を支持する支持具と、一部が発光部外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、前記発光管、前記支持具及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備しており、前記始動補助電極が前記支持具に接続されている。
【0013】
上記第3の構成において、前記始動補助電極を前記筒状支持部内部に配設することが好ましい。
また、前記筒状支持部の内部に配設された前記始動補助電極の長さが、前記始動補助電極の固定部から発光部までの最短長よりも長いことが好ましい。
【0014】
また、 前記筒状支持部に面している前記発光部の形状が、前記筒状支持部に向かって凸形状であることが好ましい。
【0015】
上記第1から第3のいずれかの構成において、前記始動補助電極からの光電子の放出を防止するための光電子放出防止手段を施すことが好ましい。
また、前記光電子放出防止手段として、前記発光管が紫外線遮断ガラスを用いることが好ましい。
【0016】
または、前記光電子放出防止手段として、前記発光部表面に紫外線遮断膜を施すことが好ましい。
または、前記光電子放出防止手段として、前記始動補助電極に紫外線遮断膜を施すことが好ましい。
【0017】
さらに、上記第1から第3のいずれかの構成において、前記外管の端部に外管封止部を設け、前記外管封止部にねじ込み口金を設けることが好ましい。
また、前記ねじ込み口金の外側接点に前記始動補助電極を電気的に接続することが好ましい。
前記始動補助電極は、前記封止部に埋設支持された一端が前記発光部に近接し又は接触して設けられ、他端が前記支持具に接続されていることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
本発明の無電極放電ランプの第1の実施形態について、図1を参照しつつ説明する。図1に示す無電極放電ランプの第1の実施形態において、発光管10は、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部11と、この発光部11の端部にピンチシール加工により形成された封止部12とを有し、外管20の内部23に収容されている。発光管10の封止部12の外周部には、外管20の内壁21と封止部12との間を架橋して発光管10を支持する支持具30が固着されている。発光管10の封止部12の内部には、始動補助電極40が埋設されている。始動補助電極40は、発光管10の発光部11に高圧パルスを印加するためのものであり、その先端部41が発光部11に近接し又は接触するように設けられている。
【0019】
発光部11の内部には、放電ガスとしての100Torrのキセノンガスと、発光物質としての12mgのNaI−TlI−InI混合ヨウ化物が封入されている。外管20は例えば石英ガラスで構成され、端部はピンチシール加工され、外管封止部22が形成されている。外管20の内部23は真空に保たれている。無電極放電ランプの外部で、かつ外管20の管壁を介して発光部11と対向する位置には誘導コイル50が巻回されている。誘導コイル50のコイル部の内径は36mmであり、巻回数は5ターンである。誘導コイル50の両端には高周波電圧が印加されている。
【0020】
外管封止部22には、モリブデン箔43、外部リード棒44及び第3のモリブデン棒46の一端46aが埋設されている。モリブデン箔43の一端には外部リード棒44が、他端には第1のモリブデン棒42がそれぞれ接続されている。第1のモリブデン棒42の点42aには、始動補助電極40及び第2のモリブデン棒45が溶接されている。第2のモリブデン棒45の他端45aは支持具30に溶接され、支持具30を支持している。また、第3のモリブデン棒46の他端46bは、支持具30に溶接され、支持具30を支持している。
【0021】
上記外管20内に発光管10を設けた2重管構造により、発光部11を大気から遮断することができ、発光部11の最冷点部の温度の低下を防止し、発光効率の低下を防止することができる。また、始動補助電極40が発光管10の封止部12に埋設されているため、発光部11と始動補助電極40との位置関係が不変であり、ランプ寿命中を通じて一定のエネルギーを印加することができるため、ランプ寿命末期まで安定した始動性能を維持することができる。
【0022】
ここで、もしも、ランプ点灯中に発光部11で発生した紫外線が始動補助電極40に照射されると、始動補助電極40で光電子が発生し、発光部11に帯電した電子によって引きつけられた発光物質のアルカリイオンが発光部11の外部や発光部11の管壁に移動し、発光特性が変化してしまうという不具合を生じる。このような不具合を防止するため、始動補助電極40からの光電子の放出を防止するために、光電子放出防止手段を設けても良い。光電子放出防止手段として、例えば発光管10の発光部11を、酸化チタンを微量混合した紫外線遮断ガラスで構成する。この場合、発光部11で発生した紫外線は紫外線遮断ガラスにより遮断され、始動補助電極40に照射されないので、始動補助電極40で光電子が発生することがない。その結果、ランプの発光特性の変化を防止することができる。同様な効果は始動補助電極40の表面又は発光部11の外表面に紫外線遮断膜を施すことによっても得られる。
【0023】
(第2の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第2の実施形態について、図2を参照しつつ説明する。なお、図1に示す第1の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図2に示す第2の実施形態では、始動補助電極60を発光管10の発光部11の外表面に近接させ又は接触させた構造を有する。この場合、始動補助電極60は、点60aにおいて支持具30の表面に溶接によって固定されている。その他の構成は第1の実施形態とほぼ同じである。このような構成により、上記第1の実施形態の無電極放電ランプと同様な効果を得ることができる。なお、始動補助電極60を、支持具30と封止部12との隙間に挿通し、挟着して固定しても良い。
【0024】
(第3の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第3の実施形態について、図3を参照しつつ説明する。なお、図1に示す第1の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図3に示す第3の実施形態において、発光管70は、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部71と、発光部71の端部に形成された筒状支持部72とを有し、外管20の内部23に収容されている。発光管70の筒状支持部72の外周部には、外管20の内壁21と筒状支持部72との間を架橋して発光管70を支持する支持具30が固着されている。始動補助電極80は筒状支持部72の内部に設けられ、その先端部81が発光部71の外表面に近接し又は接触している。その他の構成は第1の実施形態の場合と同様である。
【0025】
上記始動補助極80が発光管70の筒状支持部72の内部に配設された構造により、始動補助極80の先端部81を発光部71の外表面に確実に近接させ又は接触させることが容易となる。また、ランプに何らかの振動や衝撃が加わった場合でも、発光部71の近傍の始動補助電極80の先端部81が動く範囲は筒状支持部72の内部に限られるので、先端部81が発光部71から遠く離れたり、外れたりすることがない。すなわち、振動や衝撃がランプに加わっても、始動補助電極80と発光部71との近接又は接触状態が維持され、始動性を失うことがない。
【0026】
(第4の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第4の実施形態について、図4を参照しつつ説明する。なお、図3に示す第3の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図4に示す第4の実施形態は、上記第3の実施形態の無電極放電ランプにおいて、筒状支持部72の内部に配設された始動補助電極80の長さを、始動補助電極80と第1のモリブデン棒42との溶接部42a(以下、固定部42aとする)から発光部71までの最短長よりも長くしている。その他の構成は第3の実施形態の場合とほぼ同じである。この構成により、始動補助極80を発光管70の発光部71の外表面にほぼ常時接触させることができる。
【0027】
始動補助電極80の材料として、熱サイクルに強く、剛性も高いタングステンやモリブデン等を用いる。ところが、本発明の無電極放電ランプを、例えば振動の激しい道路照明等に用いた場合や、点灯・消灯の熱サイクル等により始動補助電極80が疲労し、変形する場合も考慮に入れなければならない。第4の実施形態の場合、筒状支持部72の内部に配設された始動補助電極80の長さを、固定部42aから発光部71までの最短長よりも長くしているので、始動補助電極80が自らが有するばね性(弾性)により、その先端部81が発光部71の外表面に押さえつけられ、接触が行われる。仮に、始動補助電極80の先端部81が変形したとしても、発光管70の筒状支持部72の軸方向における始動補助電極80の有効長さが、固定部42aと発光部71までの最短長よりも短くならない限り、始動補助電極80と発光部71との接触が保たれ、最低限の始動性を確保することができる。
【0028】
(第5の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第5の実施形態について、図5を参照しつつ説明する。なお、図3に示した第3の実施形態又は図4に示した第4の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図5に示す第5の実施形態は、上記第3又は第4の実施形態の無電極放電ランプにおいて、発光管70の発光部71の外表面の内、筒状支持部72に面している部分73の形状を、筒状支持部72側に向かって凸形状としたものである。
【0029】
このような構成により、始動補助極80の先端部81を、発光部71の外表面に、より確実に近接又は接触させることができるとともに、始動補助電極80の先端部81が常に誘導コイル50側に向かって位置しようとするので、より低いエネルギーでも始動を可能にすることができる。
【0030】
(第6の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第6の実施形態について、図6を参照しつつ説明する。なお、図2に示した第2の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図6に示す第6の実施形態は、例えば上記第2の実施形態の無電極放電ランプにおいて、外管20の外管封止部22の部分にねじ込み口金90を設けたものである。
【0031】
このような構成により、ねじ込み口金90と凹凸が逆のソケット(図示せず)を用いて無電極放電ランプの保持が可能になるとともに、当該ソケットに対して、ランプの軸回りの回転運動によりランプの着脱が可能となる。その結果、ランプの着脱の際、誘導コイル50が障害となることが少ない。更に、始動補助電極60をねじ込み口金90の外側接点91に電気的に接続することにより、始動補助電極60への電気的接続を失うこと無く、誘導コイル50と発光部11の位置合わせが、無電極放電ランプを回転させるという簡単な作業により行うことが可能となる。
【0032】
なお、第1の実施形態で説明した光電子放出防止手段及び第6の実施形態で説明したねじ込み口金90は、全ての実施形態に共通して実施可能であることは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第1の無電極放電ランプによれば、内部に放電ガスが封入され、透光性を有する発光部及び発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、封止部に設けられ、発光管を支持する支持具と、封止部に埋設支持され、一部が発光部に近接または接触して設けられ、発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、発光管、支持具及び始動補助電極を内部に収容する外管とを具備するので、発光管の発光部を外管の外部とを隔離することができ、発光部の最冷点部を外気から遮断し、発光部の最冷点部の温度を充分高く維持することができる。その結果、高い発光効率を維持することができる。また、始動補助電極は発光部に近接し又は接触しているため、始動補助電極に第1の従来例と比較して充分小さいエネルギーを印加してもランプを始動することができる。また、始動補助電極が埋設されているので発光部と始動補助電極とを確実に接触又は所定距離に近接させることができ、かつ始動補助電極と発光部とが離れることはない。
【0034】
また、本発明の第2の無電極放電ランプによれば、内部に放電ガスが封入され、透光性を有する発光部及び発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、封止部に設けられ、発光管を支持する支持具と、一部が発光部外表面に近接し又は接触し、発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、発光管、支持具及び始動補助電極を内部に収容する外管とを具備するので、上記第1の無電極放電ランプと同様に、発光部を外管外部から隔離することができ、発光部の最冷点部温度を充分高く維持し、高い発光効率を維持することができる。また、始動補助電極の一部が発光部の外表面に近接し又は接触しているので、始動補助電極に小さいエネルギーを印加してもランプを始動することができる。
【0035】
上記第2の無電極放電ランプにおいて、始動補助電極を支持具に固着し又は支持具と発光管封止部との隙間に挿通し固定することにより、始動補助電極を強固に固定保持することができ、始動補助電極と発光部とが離れることを防止することができる。
【0036】
また、本発明の第3の無電極放電ランプによれば、内部に放電ガスが封入され、透光性を有する発光部及び発光部の端部に形成された筒状支持部とを有する発光管と、筒状支持部に設けられ、発光管を支持する支持具と、一部が発光部外表面に近接し又は接触し、発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、発光管、支持具及び始動補助電極を内部に収容する外管とを具備するので、発光部と始動補助電極とを確実に接触でき、かつ始動補助電極と発光部とが離れることがない。
【0037】
上記第3の無電極放電ランプにおいて、始動補助電極を筒状支持部内部に配設することにより、ランプに何らかの振動や衝撃が加わった場合でも、発光部の近傍の始動補助電極の先端部が動く範囲は筒状支持部の内部に限られるので、先端部が発光部から遠く離れたり、外れたりすることがなく、始動補助電極と発光部との近接又は接触状態が維持され、始動性を失うことがない。
【0038】
また、上記第3の無電極放電ランプにおいて、筒状支持部の内部に配設された始動補助電極の長さを、始動補助電極の固定部から発光部までの最短長よりも長くすることにより、始動補助電極のばね性により、その先端部が発光部の外表面に押さえつけられ、接触が行われる。その結果、仮に、始動補助電極の先端部が変形したとしても、始動補助電極と発光部との接触が保たれ、最低限の始動性を確保することができる。
【0039】
また、上記第3の無電極放電ランプにおいて、筒状支持部に面している発光部の形状を、筒状支持部に向かって凸形状とすることにより、始動補助極の先端部を、発光部の外表面に、より確実に近接又は接触させることができるとともに、始動補助電極の先端部が常に誘導コイル側に向かって位置しようとするので、より低いエネルギーでも始動を可能にすることができる。
【0040】
上記第1から第3の無電極放電ランプにおいて、始動補助電極からの光電子の放出を防止するための光電子放出防止手段を施すことにより、始動補助電極からの光電子の放出を防止することができ、ランプの発光特性の変化を防止することができる。光電子放出防止手段として、発光管を紫外線遮断ガラスで形成したり、発光部表面に紫外線遮断膜を施したり、始動補助電極に紫外線遮断膜を施すことが好ましい。
【0041】
また、上記第1から第3の無電極放電ランプにおいて、外管の端部に外管封止部を設け、外管封止部にねじ込み口金を設けることにより、無電極放電ランプの保持が容易になり、無電極放電ランプの軸回りの回転運動のみにより無電極放電ランプの着脱が可能となる。また、ねじ込み口金の外側接点に始動補助電極を電気的に接続することにより、無電極放電ランプを回転させるという簡単な作業により、始動補助電極への電気的接続を失うこと無く、誘導コイルと発光部との位置合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無電極放電ランプの第1の実施形態の構成を示す正面断面図
【図2】本発明の無電極放電ランプの第2の実施形態の構成を示す正面断面図
【図3】本発明の無電極放電ランプの第3の実施形態の構成を示す正面断面図
【図4】本発明の無電極放電ランプの第4の実施形態の構成を示す正面断面図
【図5】本発明の無電極放電ランプの第5の実施形態の構成を示す正面断面図
【図6】本発明の無電極放電ランプの第6の実施形態の構成を示す正面断面図
【図7】第1の従来の無電極放電ランプの構成を示す正面断面図
【図8】第2の従来の無電極放電ランプの構成を示す正面断面図
【符号の説明】
10 :発光管
11 :発光部
12 :封止部
20 :外管
21 :外管の内壁
22 :外管封止部
23 :外管内部
30 :支持具
40 :始動補助電極
41 :始動補助電極の先端部
42 :第1のモリブデン棒
42a:始動補助電極と第1のモリブデン棒との溶接部(固定部)
43 :モリブデン箔
44 :外部リード棒44
45 :第2のモリブデン棒
45a:第2のモリブデン棒の他端(溶接部)
46 :第3のモリブデン棒
46a:第3のモリブデン棒の一端
46b:第3のモリブデン棒の他端(溶接部)
50 :誘導コイル
60 :始動補助電極
60a:支持具の表面との溶接部
70 :発光管
71 :発光部
72 :筒状支持部
73 :発光部の外表面の筒状支持部に面している部分
80 :始動補助電極
81 :始動補助電極の先端部
90 :ねじ込み口金
91 :ねじ込み口金の外側接点
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプの周囲に誘導コイルを卷回し、高周波放電により発光部内の放電ガスを励起発光させる無電極放電ランプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(第1の従来例)
一般に、無電極放電ランプは、既存の有電極放電ランプに比べて、特に寿命特性に優れているため、主にランプ交換が困難な箇所での照明設備として期待されている。例えば、米国特許第5150015号に記載された従来の無電極放電ランプ(第1の従来例)について、図7を用いて説明する。
【0003】
図7に示す第1の従来例は、内部に金属ハロゲン化物等が封入された発光管1と、発光管1を取り囲むように設けられた外管2と、発光管1を保持すると共にランプ始動時に発光管1に所定の電圧を印加するための始動チャンバー3と、外管2を介して発光管1と対向するように外管2の外部に巻回されたコイル4と、始動チャンバー3及びコイル4に所定の電圧又は電流を供給するための電源部5等で構成されている。外管2の内部2aは真空又は大気圧よりも低圧の不活性ガスが封入されている。
【0004】
一般に、放電ランプの発光効率を高めるために、発光物質の蒸気圧を高くすること、即ち発光物質の入った発光部の最冷点部の温度を高くすることが好ましい。上記第1の従来例では、発光管1の発光部の最冷点部の温度を高くするために、発光管1の回りに外管2をかぶせ、発光部の最冷点部を外気から遮断している。そのため、ランプ点灯中における発光管1内の発光物質の蒸気圧の低下を少なくすることができ、ランプ点灯中において所望の発光効率が得られる。
【0005】
(第2の従来例)
次に、例えば特開平8−17405号公報に記載された従来の無電極放電ランプ(第2の従来例)について、図8を用いて説明する。なお、図7に示す第1の従来例と同じ番号を付した構成要素は実質的に同一のものとする。図8に示す第2の従来例では、発光管1の外壁に中空パイプ6の第1端を融着させ(融着部を6aとする)、また第2端を外管2の内壁に融着させている(融着端を6bとする)。また、外管2と中空パイプ6の第2端との融着端6bは開口しており、始動補助電極7が融着端6bの開口部から挿入され、始動補助電極7の端部7aが発光管1の外壁と接触するように配設されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第1の従来例では、放電ランプの始動時には、高電圧が始動チャンバー3を介して発光部に印加されるため、発光部1にはかなり減衰した電圧が印加される。従って、始動のためには、非常に大きな電圧を始動チャンバー5に印加しなければならないという問題点を有していた。
【0007】
一方、図8に示す第2の従来例では、始動補助電極7の端部7aが発光管1の外壁に接触するため、高電圧を直接発光管1の発光部に印加することができる。従って、図7に示す第1の従来例と異なり、印加する電圧を低くすることができる。しかし、第2の従来例では、発光効率を高めるために、始動補助極7を外管2の外部から中空パイプ6を介して直接発光管1に接触させる2重管構造であるため、発光管1と中空パイプ6の融着部6aが直接外気と接触する。そのため、融着部6aより発光管1の発光部の熱が奪われ、融着部6a近傍が最冷点部となる。従って、発光管1の発光部の発光物質の蒸気圧が低下し、所望の発光効率が得られにくいという問題点を有していた。
【0008】
本発明は、上記第1及び第2の従来例の問題点を解決するためになされたものであり、大きな電圧を印加することなくランプを始動することができるととともに、良好な発光効率を得ることのできる無電極放電ランプを提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の無電極放電ランプは、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、前記封止部に設けられ、前記発光管を支持する支持具と、一部が前記発光部外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、前記発光管、前記支持具及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備しており、前記始動補助電極が前記支持具に固着されている。
【0011】
本発明の第2の無電極放電ランプは、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、前記封止部に設けられ、前記発光管を支持する支持具と、一部が前記発光部外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、前記発光管、前記支持具及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備しており、前記始動補助電極が前記支持具と前記発光管封止部との隙間に挿通され、固定されている。
【0012】
本発明の第3の無電極放電ランプは、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された筒状支持部とを有する発光管と、前記筒状支持部に設けられ、前記発光管を支持する支持具と、一部が発光部外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、前記発光管、前記支持具及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備しており、前記始動補助電極が前記支持具に接続されている。
【0013】
上記第3の構成において、前記始動補助電極を前記筒状支持部内部に配設することが好ましい。
また、前記筒状支持部の内部に配設された前記始動補助電極の長さが、前記始動補助電極の固定部から発光部までの最短長よりも長いことが好ましい。
【0014】
また、 前記筒状支持部に面している前記発光部の形状が、前記筒状支持部に向かって凸形状であることが好ましい。
【0015】
上記第1から第3のいずれかの構成において、前記始動補助電極からの光電子の放出を防止するための光電子放出防止手段を施すことが好ましい。
また、前記光電子放出防止手段として、前記発光管が紫外線遮断ガラスを用いることが好ましい。
【0016】
または、前記光電子放出防止手段として、前記発光部表面に紫外線遮断膜を施すことが好ましい。
または、前記光電子放出防止手段として、前記始動補助電極に紫外線遮断膜を施すことが好ましい。
【0017】
さらに、上記第1から第3のいずれかの構成において、前記外管の端部に外管封止部を設け、前記外管封止部にねじ込み口金を設けることが好ましい。
また、前記ねじ込み口金の外側接点に前記始動補助電極を電気的に接続することが好ましい。
前記始動補助電極は、前記封止部に埋設支持された一端が前記発光部に近接し又は接触して設けられ、他端が前記支持具に接続されていることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
本発明の無電極放電ランプの第1の実施形態について、図1を参照しつつ説明する。図1に示す無電極放電ランプの第1の実施形態において、発光管10は、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部11と、この発光部11の端部にピンチシール加工により形成された封止部12とを有し、外管20の内部23に収容されている。発光管10の封止部12の外周部には、外管20の内壁21と封止部12との間を架橋して発光管10を支持する支持具30が固着されている。発光管10の封止部12の内部には、始動補助電極40が埋設されている。始動補助電極40は、発光管10の発光部11に高圧パルスを印加するためのものであり、その先端部41が発光部11に近接し又は接触するように設けられている。
【0019】
発光部11の内部には、放電ガスとしての100Torrのキセノンガスと、発光物質としての12mgのNaI−TlI−InI混合ヨウ化物が封入されている。外管20は例えば石英ガラスで構成され、端部はピンチシール加工され、外管封止部22が形成されている。外管20の内部23は真空に保たれている。無電極放電ランプの外部で、かつ外管20の管壁を介して発光部11と対向する位置には誘導コイル50が巻回されている。誘導コイル50のコイル部の内径は36mmであり、巻回数は5ターンである。誘導コイル50の両端には高周波電圧が印加されている。
【0020】
外管封止部22には、モリブデン箔43、外部リード棒44及び第3のモリブデン棒46の一端46aが埋設されている。モリブデン箔43の一端には外部リード棒44が、他端には第1のモリブデン棒42がそれぞれ接続されている。第1のモリブデン棒42の点42aには、始動補助電極40及び第2のモリブデン棒45が溶接されている。第2のモリブデン棒45の他端45aは支持具30に溶接され、支持具30を支持している。また、第3のモリブデン棒46の他端46bは、支持具30に溶接され、支持具30を支持している。
【0021】
上記外管20内に発光管10を設けた2重管構造により、発光部11を大気から遮断することができ、発光部11の最冷点部の温度の低下を防止し、発光効率の低下を防止することができる。また、始動補助電極40が発光管10の封止部12に埋設されているため、発光部11と始動補助電極40との位置関係が不変であり、ランプ寿命中を通じて一定のエネルギーを印加することができるため、ランプ寿命末期まで安定した始動性能を維持することができる。
【0022】
ここで、もしも、ランプ点灯中に発光部11で発生した紫外線が始動補助電極40に照射されると、始動補助電極40で光電子が発生し、発光部11に帯電した電子によって引きつけられた発光物質のアルカリイオンが発光部11の外部や発光部11の管壁に移動し、発光特性が変化してしまうという不具合を生じる。このような不具合を防止するため、始動補助電極40からの光電子の放出を防止するために、光電子放出防止手段を設けても良い。光電子放出防止手段として、例えば発光管10の発光部11を、酸化チタンを微量混合した紫外線遮断ガラスで構成する。この場合、発光部11で発生した紫外線は紫外線遮断ガラスにより遮断され、始動補助電極40に照射されないので、始動補助電極40で光電子が発生することがない。その結果、ランプの発光特性の変化を防止することができる。同様な効果は始動補助電極40の表面又は発光部11の外表面に紫外線遮断膜を施すことによっても得られる。
【0023】
(第2の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第2の実施形態について、図2を参照しつつ説明する。なお、図1に示す第1の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図2に示す第2の実施形態では、始動補助電極60を発光管10の発光部11の外表面に近接させ又は接触させた構造を有する。この場合、始動補助電極60は、点60aにおいて支持具30の表面に溶接によって固定されている。その他の構成は第1の実施形態とほぼ同じである。このような構成により、上記第1の実施形態の無電極放電ランプと同様な効果を得ることができる。なお、始動補助電極60を、支持具30と封止部12との隙間に挿通し、挟着して固定しても良い。
【0024】
(第3の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第3の実施形態について、図3を参照しつつ説明する。なお、図1に示す第1の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図3に示す第3の実施形態において、発光管70は、内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部71と、発光部71の端部に形成された筒状支持部72とを有し、外管20の内部23に収容されている。発光管70の筒状支持部72の外周部には、外管20の内壁21と筒状支持部72との間を架橋して発光管70を支持する支持具30が固着されている。始動補助電極80は筒状支持部72の内部に設けられ、その先端部81が発光部71の外表面に近接し又は接触している。その他の構成は第1の実施形態の場合と同様である。
【0025】
上記始動補助極80が発光管70の筒状支持部72の内部に配設された構造により、始動補助極80の先端部81を発光部71の外表面に確実に近接させ又は接触させることが容易となる。また、ランプに何らかの振動や衝撃が加わった場合でも、発光部71の近傍の始動補助電極80の先端部81が動く範囲は筒状支持部72の内部に限られるので、先端部81が発光部71から遠く離れたり、外れたりすることがない。すなわち、振動や衝撃がランプに加わっても、始動補助電極80と発光部71との近接又は接触状態が維持され、始動性を失うことがない。
【0026】
(第4の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第4の実施形態について、図4を参照しつつ説明する。なお、図3に示す第3の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図4に示す第4の実施形態は、上記第3の実施形態の無電極放電ランプにおいて、筒状支持部72の内部に配設された始動補助電極80の長さを、始動補助電極80と第1のモリブデン棒42との溶接部42a(以下、固定部42aとする)から発光部71までの最短長よりも長くしている。その他の構成は第3の実施形態の場合とほぼ同じである。この構成により、始動補助極80を発光管70の発光部71の外表面にほぼ常時接触させることができる。
【0027】
始動補助電極80の材料として、熱サイクルに強く、剛性も高いタングステンやモリブデン等を用いる。ところが、本発明の無電極放電ランプを、例えば振動の激しい道路照明等に用いた場合や、点灯・消灯の熱サイクル等により始動補助電極80が疲労し、変形する場合も考慮に入れなければならない。第4の実施形態の場合、筒状支持部72の内部に配設された始動補助電極80の長さを、固定部42aから発光部71までの最短長よりも長くしているので、始動補助電極80が自らが有するばね性(弾性)により、その先端部81が発光部71の外表面に押さえつけられ、接触が行われる。仮に、始動補助電極80の先端部81が変形したとしても、発光管70の筒状支持部72の軸方向における始動補助電極80の有効長さが、固定部42aと発光部71までの最短長よりも短くならない限り、始動補助電極80と発光部71との接触が保たれ、最低限の始動性を確保することができる。
【0028】
(第5の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第5の実施形態について、図5を参照しつつ説明する。なお、図3に示した第3の実施形態又は図4に示した第4の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図5に示す第5の実施形態は、上記第3又は第4の実施形態の無電極放電ランプにおいて、発光管70の発光部71の外表面の内、筒状支持部72に面している部分73の形状を、筒状支持部72側に向かって凸形状としたものである。
【0029】
このような構成により、始動補助極80の先端部81を、発光部71の外表面に、より確実に近接又は接触させることができるとともに、始動補助電極80の先端部81が常に誘導コイル50側に向かって位置しようとするので、より低いエネルギーでも始動を可能にすることができる。
【0030】
(第6の実施形態)
次に、本発明の無電極放電ランプの第6の実施形態について、図6を参照しつつ説明する。なお、図2に示した第2の実施形態の場合と同じ符号を付した構成要素は実質的に同一であるため、その説明を省略する。図6に示す第6の実施形態は、例えば上記第2の実施形態の無電極放電ランプにおいて、外管20の外管封止部22の部分にねじ込み口金90を設けたものである。
【0031】
このような構成により、ねじ込み口金90と凹凸が逆のソケット(図示せず)を用いて無電極放電ランプの保持が可能になるとともに、当該ソケットに対して、ランプの軸回りの回転運動によりランプの着脱が可能となる。その結果、ランプの着脱の際、誘導コイル50が障害となることが少ない。更に、始動補助電極60をねじ込み口金90の外側接点91に電気的に接続することにより、始動補助電極60への電気的接続を失うこと無く、誘導コイル50と発光部11の位置合わせが、無電極放電ランプを回転させるという簡単な作業により行うことが可能となる。
【0032】
なお、第1の実施形態で説明した光電子放出防止手段及び第6の実施形態で説明したねじ込み口金90は、全ての実施形態に共通して実施可能であることは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第1の無電極放電ランプによれば、内部に放電ガスが封入され、透光性を有する発光部及び発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、封止部に設けられ、発光管を支持する支持具と、封止部に埋設支持され、一部が発光部に近接または接触して設けられ、発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、発光管、支持具及び始動補助電極を内部に収容する外管とを具備するので、発光管の発光部を外管の外部とを隔離することができ、発光部の最冷点部を外気から遮断し、発光部の最冷点部の温度を充分高く維持することができる。その結果、高い発光効率を維持することができる。また、始動補助電極は発光部に近接し又は接触しているため、始動補助電極に第1の従来例と比較して充分小さいエネルギーを印加してもランプを始動することができる。また、始動補助電極が埋設されているので発光部と始動補助電極とを確実に接触又は所定距離に近接させることができ、かつ始動補助電極と発光部とが離れることはない。
【0034】
また、本発明の第2の無電極放電ランプによれば、内部に放電ガスが封入され、透光性を有する発光部及び発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、封止部に設けられ、発光管を支持する支持具と、一部が発光部外表面に近接し又は接触し、発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、発光管、支持具及び始動補助電極を内部に収容する外管とを具備するので、上記第1の無電極放電ランプと同様に、発光部を外管外部から隔離することができ、発光部の最冷点部温度を充分高く維持し、高い発光効率を維持することができる。また、始動補助電極の一部が発光部の外表面に近接し又は接触しているので、始動補助電極に小さいエネルギーを印加してもランプを始動することができる。
【0035】
上記第2の無電極放電ランプにおいて、始動補助電極を支持具に固着し又は支持具と発光管封止部との隙間に挿通し固定することにより、始動補助電極を強固に固定保持することができ、始動補助電極と発光部とが離れることを防止することができる。
【0036】
また、本発明の第3の無電極放電ランプによれば、内部に放電ガスが封入され、透光性を有する発光部及び発光部の端部に形成された筒状支持部とを有する発光管と、筒状支持部に設けられ、発光管を支持する支持具と、一部が発光部外表面に近接し又は接触し、発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、発光管、支持具及び始動補助電極を内部に収容する外管とを具備するので、発光部と始動補助電極とを確実に接触でき、かつ始動補助電極と発光部とが離れることがない。
【0037】
上記第3の無電極放電ランプにおいて、始動補助電極を筒状支持部内部に配設することにより、ランプに何らかの振動や衝撃が加わった場合でも、発光部の近傍の始動補助電極の先端部が動く範囲は筒状支持部の内部に限られるので、先端部が発光部から遠く離れたり、外れたりすることがなく、始動補助電極と発光部との近接又は接触状態が維持され、始動性を失うことがない。
【0038】
また、上記第3の無電極放電ランプにおいて、筒状支持部の内部に配設された始動補助電極の長さを、始動補助電極の固定部から発光部までの最短長よりも長くすることにより、始動補助電極のばね性により、その先端部が発光部の外表面に押さえつけられ、接触が行われる。その結果、仮に、始動補助電極の先端部が変形したとしても、始動補助電極と発光部との接触が保たれ、最低限の始動性を確保することができる。
【0039】
また、上記第3の無電極放電ランプにおいて、筒状支持部に面している発光部の形状を、筒状支持部に向かって凸形状とすることにより、始動補助極の先端部を、発光部の外表面に、より確実に近接又は接触させることができるとともに、始動補助電極の先端部が常に誘導コイル側に向かって位置しようとするので、より低いエネルギーでも始動を可能にすることができる。
【0040】
上記第1から第3の無電極放電ランプにおいて、始動補助電極からの光電子の放出を防止するための光電子放出防止手段を施すことにより、始動補助電極からの光電子の放出を防止することができ、ランプの発光特性の変化を防止することができる。光電子放出防止手段として、発光管を紫外線遮断ガラスで形成したり、発光部表面に紫外線遮断膜を施したり、始動補助電極に紫外線遮断膜を施すことが好ましい。
【0041】
また、上記第1から第3の無電極放電ランプにおいて、外管の端部に外管封止部を設け、外管封止部にねじ込み口金を設けることにより、無電極放電ランプの保持が容易になり、無電極放電ランプの軸回りの回転運動のみにより無電極放電ランプの着脱が可能となる。また、ねじ込み口金の外側接点に始動補助電極を電気的に接続することにより、無電極放電ランプを回転させるという簡単な作業により、始動補助電極への電気的接続を失うこと無く、誘導コイルと発光部との位置合わせが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無電極放電ランプの第1の実施形態の構成を示す正面断面図
【図2】本発明の無電極放電ランプの第2の実施形態の構成を示す正面断面図
【図3】本発明の無電極放電ランプの第3の実施形態の構成を示す正面断面図
【図4】本発明の無電極放電ランプの第4の実施形態の構成を示す正面断面図
【図5】本発明の無電極放電ランプの第5の実施形態の構成を示す正面断面図
【図6】本発明の無電極放電ランプの第6の実施形態の構成を示す正面断面図
【図7】第1の従来の無電極放電ランプの構成を示す正面断面図
【図8】第2の従来の無電極放電ランプの構成を示す正面断面図
【符号の説明】
10 :発光管
11 :発光部
12 :封止部
20 :外管
21 :外管の内壁
22 :外管封止部
23 :外管内部
30 :支持具
40 :始動補助電極
41 :始動補助電極の先端部
42 :第1のモリブデン棒
42a:始動補助電極と第1のモリブデン棒との溶接部(固定部)
43 :モリブデン箔
44 :外部リード棒44
45 :第2のモリブデン棒
45a:第2のモリブデン棒の他端(溶接部)
46 :第3のモリブデン棒
46a:第3のモリブデン棒の一端
46b:第3のモリブデン棒の他端(溶接部)
50 :誘導コイル
60 :始動補助電極
60a:支持具の表面との溶接部
70 :発光管
71 :発光部
72 :筒状支持部
73 :発光部の外表面の筒状支持部に面している部分
80 :始動補助電極
81 :始動補助電極の先端部
90 :ねじ込み口金
91 :ねじ込み口金の外側接点
Claims (14)
- 内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、
前記封止部に埋設支持され、一部が前記発光部に近接し又は接触して設けられ、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、
前記発光管及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備する無電極放電ランプであって、
前記封止部の外周部には、前記外管の内壁と前記封止部との間を架橋して前記発光管を支持する支持具が固着され、
前記支持具は、複数のモリブデン棒で支持されている無電極放電ランプ。 - 内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された封止部とを有する発光管と、
一部が前記発光部の外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、
前記発光管及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備する無電極放電ランプであって、
前記封止部の外周部には、前記外管の内壁と前記封止部との間を架橋して前記発光管を支持する支持具が固着され、
前記支持具は、複数のモリブデン棒で支持されている無電極放電ランプ。 - 前記始動補助電極が、前記支持具に固着されている請求項2記載の無電極放電ランプ。
- 前記始動補助電極が、前記支持具と前記封止部との隙間に挿通され、固定されている請求項2記載の無電極放電ランプ。
- 内部に放電ガスが封入され透光性を有する発光部及び前記発光部の端部に形成された筒状支持部とを有する発光管と、
一部が前記発光部の外表面に近接し又は接触し、前記発光管に高圧パルスを印加する始動補助電極と、
前記発光管及び前記始動補助電極を内部に収容する外管とを具備する無電極放電ランプであって、
前記筒状支持部の外周部には、前記外管の内壁と前記筒状支持部との間を架橋して前記発光管を支持する支持具が固着され、
前記支持具は、複数のモリブデン棒で支持されている無電極放電ランプ。 - 前記始動補助電極が、前記筒状支持部の内部に配設されている請求項5記載の無電極放電ランプ。
- 前記筒状支持部の内部に配設された前記始動補助電極の長さが、前記始動補助電極の固定部から前記発光部までの最短長よりも長い請求項5又は6記載の無電極放電ランプ。
- 前記筒状支持部に面している前記発光部の形状が、前記筒状支持部に向かって凸形状である請求項5から7のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
- 前記始動補助電極からの光電子の放出を防止するための光電子放出防止手段を施した請求項1から8のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
- 前記光電子放出防止手段として、前記発光管が紫外線遮断ガラスからなる請求項9記載の無電極放電ランプ。
- 前記光電子放出防止手段として、前記発光部の表面に紫外線遮断膜を施した請求項9記載の無電極放電ランプ。
- 前記光電子放出防止手段として、前記始動補助電極に紫外線遮断膜を施した請求項9記載の無電極放電ランプ。
- 前記外管の端部に外管封止部を設け、前記外管封止部にねじ込み口金を設けた請求項1から12のいずれかに記載の無電極放電ランプ。
- 前記ねじ込み口金の外側接点に前記始動補助電極を電気的に接続した請求項13記載の無電極放電ランプ。
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